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多截面转子信息融合与故障诊断研究

作 者: 齐俊帅
导 师: 韩捷
学 校: 郑州大学
专 业: 机械电子工程
关键词: 同源信息融合 全信息分析技术 全矢传递谱 全矢传递瀑布图
分类号: TH165.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 29次
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内容摘要


大型旋转机械如汽轮发电机组等,是支撑国民经济命脉部门的关键设备。这些机组一旦发生故障,将会给企业和国家造成巨大的经济损失,乃至威胁作业人员的生命安全。随着技术的进步,这些设备更趋于高速化、复杂化,其管理更需整体理念的分析诊断方法和手段。然而,目前的分析和诊断手段大都还是停留在转子系统单个截面的信息,忽视了各个截面间有机的联系。因此,对设备的整体动态信息描述并不全面,有时无法对故障进行精确判断。为了更完备地监测机组的运行状况以及更精确地对故障进行判别,本文进行了对转子多截面信息融合方法及诊断的研究与探索。对转子单截面信息融合的理论基础进行了研究,给出了全矢谱技术的快速算法。应用此算法,实现全信息分析所需的各种参数。并根据实例分析,探讨了全信息分析技术各自的特点,为转子多截面信息融合的表达提供了良好基础。建立了基于有限元的转子——轴承系统的运动学方程,构造了转子多截面信息融合的理论基础。利用单截面全矢谱技术,引入截面间的相位信息,形成某一单频下的空间振动形态,这在表达信息完整性程度、以及直观度方面具有明显优势。在转子多截面信息融合的理论基础上,提出了全矢传递谱(FVTS)及其建立方式。FVTS有着一般频谱结构特征,但描述了转子多个截面多个频率下的空间振动形态。并在简单介绍转子齿式联轴器不对中及转子不平衡振动机理的情况下,对FVTS的应用进行了分析。表明FVTS能够对故障进行更深层次的判别。在全信息分析技术的基础上,基于全矢传递谱(FVTS)提出了一种监测、分析机组启停车过程的有力工具——全矢传递瀑布图(FVTC)。FVTC可以显示任意多个相关截面信息随转速变化而变化的情形,能够将本来就相互关联的转子多截面信息系统的表达出来,使得监测、表达启停车过程时更完备。并根据实例分析,对基于全信息分析技术的瀑布图进行了对比,表明FVTC在表达信息时的优越性。本文根据转子动力学理论,基于数据层信息融合的观点,提出的全矢传递谱(FVTS)与全矢传递瀑布图(FVTC)在设备监测与故障诊断中,能够把转子单个截面的振动强度、方位等信息表达出来,同时也表达了截面间同频下涡动轨迹初始方向的差别;能够将转子多个截面监测的数据视为一个系统的整体,来对转子系统进行全面监测以及对故障进行深层次的判别。研究表明:随着对一些故障机理的进一步研究,从多个截面进行融合分析将会更有优势。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题概述  8-9
    1.1.1 课题的来源  8
    1.1.2 课题的提出及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-13
    1.2.1 转子故障振动诊断技术现状  9-11
    1.2.2 同源信息融合分析技术的研究现状  11-12
    1.2.3 全信息分析技术的研究及发展  12-13
  1.3 本文的主要研究内容  13-14
  1.4 本章小结  14-15
2 基于单截面信息融合的全信息分析技术  15-28
  2.1 概述  15
  2.2 单截面双通道数据层信息融合理论  15-27
    2.2.1 理论基础  16-20
    2.2.2 快速数值计算  20-22
    2.2.3 全信息分析技术及其特点  22-27
  2.3 本章小结  27-28
3 转子多截面同源信息融合  28-40
  3.1 概述  28
  3.2 多截面信息融合的理论基础及表达  28-39
    3.2.1 多截面数据层信息融合理论  29-35
    3.2.2 多截面信息融合的图谱表达  35-39
  3.3 本章小结  39-40
4 全矢传递谱的建立及其应用研究  40-53
  4.1 概述  40
  4.2 全矢传递谱的建立  40-42
  4.3 全矢传递谱在转子不对中类型判别中的应用  42-50
    4.3.1 齿式联轴器不对中的振动机理简述  43-47
    4.3.2 转子不对中类型的判别研究  47-50
  4.4 全矢传递谱在转子不平衡故障中的应用分析  50-52
  4.5 本章小结  52-53
5 全矢传递瀑布图在启停车分析中的应用  53-62
  5.1 概述  53
  5.2 基于全信息分析技术的瀑布图表达及应用分析  53-60
    5.2.1 基于全信息分析技术的瀑布图的建立及特点  53-54
    5.2.2 基于全信息分析技术的瀑布图的应用分析  54-60
  5.3 本章小结  60-62
6 结论与展望  62-64
  6.1 本文工作  62-63
    6.1.1 关键技术及创新  62
    6.1.2 结论  62-63
  6.2 展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
攻读学位期间参与的项目及发表的学术论文  68

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械制造工艺 > 柔性制造系统及柔性制造单元 > 故障诊断和维护
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