基于瞬时频率轴心轨迹的转子动静碰磨故障诊断方法

摘要

基于瞬时频率轴心轨迹的转子动静碰磨故障诊断方法，在振动测试截面安装两个夹角为90°的位移传感器，采集位移振动信号x(t)和y(t)，分别位移振动信号x(t)和y(t)进行EEMD分解，得到的各模式分量进行频谱分析，分别挑选出以工频分量为主的IMF信号分量IMF_x(t)和IMF_y(t)，使用直接正交法计算得出瞬时频率IF_x(t)和IF_y(t)，然后对单分量信号IMF_x(t)和IMF_y(t)通过归一化分解成调幅和调频信号，将计算得出的X、Y方向一倍转频分量的瞬时频率IF_x(t)和IF_x(t)合成轴心轨迹，借助轴心轨迹形状，对转子运行状态进行识别，通过弯曲振动信号提取转子转速的瞬时波动信息，并合成瞬时频率轴心轨迹，实现转子碰磨故障的有效诊断，本发明增加了转子动静碰磨等故障诊断的准确性，提高了转子的弯曲振动监测信号的利用率。

主权项

基于瞬时频率轴心轨迹的转子动静碰磨故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，在振动测试截面安装两个夹角为90°的位移传感器，采集位移振动信号x(t)和y(t)，规定转子旋转过程中第一个经过的测振位移传感器为X方向传感器，顺转向旋转90°后的另一个测振位移传感器为Y方向传感器；步骤二，分别对测得的X、Y方向的位移振动信号x(t)和y(t)进行EEMD分解，调整EEMD分解参数，避免模式混叠现象的产生；步骤三，对X、Y方向位移振动信号EEMD分解得到的各模式分量进行频谱分析，分别挑选出以工频分量为主的IMF信号分量IMF_x(t)和IMF_y(t)；由EEMD可知，各IMF必须满足以下两个条件：a.整个信号上的极值点个数和过零点个数相等或至多相差一个；b.在任意点处，由所有局部极大值点确定的上包络和由所有局部极小值点所确定的下包络的均值为零；上述条件，保证了信号IMF_x(t)和IMF_y(t)分别只包含一个单模式的振动，从而求出有明确物理意义的瞬时频率；步骤四，分别对单模式分量信号IMF_x(t)和IMF_y(t)使用直接正交法计算得出瞬时频率IF_x(t)和IF_y(t)；对单分量信号IMF_x(t)和IMF_y(t)通过归一化分解成调幅和调频信号，即，令：从信号的经验调频分量定义正交函数，因此，信号的瞬时相位通过下式计算求出：从而求得信号IMF_x(t)瞬时频率为：步骤五，将计算得出的X、Y方向一倍转频分量的瞬时频率IF_x(t)和IF_x(t)合成轴心轨迹，借助轴心轨迹形状，对转子运行状态进行识别，当转子正常运行时，一倍转频分量的瞬时频率合成轴心轨迹图在一个转速区域内呈无规则分布；当转子发生动静碰磨时，工频分量瞬时频率合成轴心轨迹图呈现“8”字形特性，同时瞬时频率呈现反进动现象。