基于hht的旋轉(zhuǎn)機械耦合故障診斷方法研究

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1、碩士學(xué)位論文MASTER'SDISSERTATION論文題目基于HHT的旋轉(zhuǎn)機械耦合故障診斷方法研究作者姓名王敬學(xué)科專業(yè)精密儀器及機械指導(dǎo)教師時培明副教授2015年5月中圖分類號：TH133學(xué)校代碼：10216UDC：621.3密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文基于HHT的旋轉(zhuǎn)機械耦合故障診斷方法研究碩士研究生：王敬導(dǎo)師：時培明副教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)：精密儀器及機械所在單位：電氣工程學(xué)院答辯日期：2015年5月授予學(xué)位單位：燕山大學(xué)ADissertationinPrecisionInstrum

2、entandMachinerySTUDYONCOUPLINGFAULTSOFROTARYMACHINERYDIAGNOSISMETHODBASEDONHHTbyWangJingSupervisor:AssociateProfessorShiPeimingYanshanUniversityMay,2015燕山大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：此處所提交的碩士學(xué)位論文《基于HHT的旋轉(zhuǎn)機械耦合故障診斷方法研究》，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，在燕山大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間獨立進行研究工作所取得的成果。論文中

3、除已注明部分外不包含他人已發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究工作做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式注明。本聲明的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)。作者簽字：日期：年月日燕山大學(xué)碩士學(xué)位論文使用授權(quán)書《基于HHT的旋轉(zhuǎn)機械耦合故障診斷方法研究》系本人在燕山大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的碩士學(xué)位論文。本論文的研究成果歸燕山大學(xué)所有，本論文的研究內(nèi)容不得以其它單位的名義發(fā)表。本人完全了解燕山大學(xué)關(guān)于保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)部門送交論文的復(fù)印件和電子版本，允許論文被查

4、閱和借閱。本人授權(quán)燕山大學(xué)，可以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文，可以公布論文的全部或部分內(nèi)容。保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。本學(xué)位論文屬于不保密□。(請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“√”)作者簽名：日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日摘要旋轉(zhuǎn)機械是工業(yè)領(lǐng)域中的關(guān)鍵設(shè)備，在電力、石油、冶金、航空等部門中應(yīng)用最為廣泛。由于制造、裝配不良或系統(tǒng)經(jīng)常處于高速、高載狀態(tài)，很容易發(fā)生轉(zhuǎn)子不平衡、不對中等故障，若不及時診斷，將會引發(fā)碰摩、基礎(chǔ)松動等二次故障，進而引發(fā)多故障的相互耦合，這對機器的正常運轉(zhuǎn)造成重大的影

5、響。而系統(tǒng)一旦產(chǎn)生故障，往往不是以一種故障的形式出現(xiàn)，而是以多故障的相互耦合形式發(fā)生。這種情況較單一故障振動機理更為復(fù)雜，診斷更為困難。本文以旋轉(zhuǎn)機械系統(tǒng)為研究對象，考慮機械耦合故障的復(fù)雜性，重點研究基于HHT的旋轉(zhuǎn)機械耦合故障診斷方法，并通過建立故障模型的方法研究故障特性，針對HHT包絡(luò)線擬合中出現(xiàn)的問題提出一種新的解決方法，并成功應(yīng)用到耦合故障診斷中。針對包絡(luò)線擬合中會出現(xiàn)的過沖/欠沖以及端點效應(yīng)問題，采用三次Hermite插值法代替三次樣條法，來克服過沖/欠沖的現(xiàn)象。對于端點效應(yīng)這一研究熱

6、點，選取斜率再優(yōu)化延拓和窗函數(shù)相結(jié)合的抑制方法，使得分解得到的內(nèi)稟模態(tài)函數(shù)更加接近真實值，提高HHT方法的分解精度。針對旋轉(zhuǎn)機械耦合故障診斷問題，建立了轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)故障耦合模型。該模型不僅含有不對中和碰摩故障，還考慮了非線性油膜力的影響。運用變步長四階龍格-庫塔法對系統(tǒng)微分方程進行數(shù)值求解，得出包含故障特征的分析信號。提出一種改進HHT和FastICA相結(jié)合的旋轉(zhuǎn)機械耦合故障診斷方法。該方法先用改進HHT對通過建模得到的故障信號進行分解，得到imf，然后對imf進行Hilbert變換，對所得包

7、絡(luò)信號進行FastICA分解，并通過譜分析得出不對中、碰摩兩種故障耦合故障特征向量，有效、準確地對耦合故障進行診斷。將HHT和高階累積量相結(jié)合，形成新的旋轉(zhuǎn)機械耦合故障診斷的方法。應(yīng)用新提出的診斷方法對裂紋-碰摩故障進行分析診斷，得到裂紋、碰摩故障耦合故障特征向量。通過與傳統(tǒng)診斷方法比較，新方法更能直觀確切的表明故障信號特性，能夠有效、準確地對耦合故障進行診斷。關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)機械；故障診斷；耦合故障；HHT；包絡(luò)擬合；FastICA；高階累積量-VI-AbstractRotatingmachine

8、ryisthekeyequipmentinindustrialfieldandhasbeenwidelyusedinthedepartmentsofelectricpower,petroleum,metallurgy,andaviation.Butduetothepoormanufacturingandassemblyorbecausethesysteminhighspeedandhighloadcondition,itiseasytooccurtheproblemofrotorimbalanc