基于全矢譜的非平穩(wěn)故障診斷關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、AdissertationsubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofDoctorResearchOnKeyTechnologyofNonstationaryFaultDiagnosisBasedOnFullVectorSpectrum(SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChinaGrantNo50675209andtheOutst

2、andingTalentedPersonInnovationFoundationofHenan，ChinaGrantNo0621000500)ByXiaoyunGong一一一Sul：ProfJieHSuoervisor：PanChemicalProcessMachinerySchoolofChemicalEngineeringandEnergy一一一一May，2013摘要摘要當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)生故障時(shí)，振動(dòng)信號通常表現(xiàn)為非平穩(wěn)性，常規(guī)的非平穩(wěn)

3、信號分析方法雖然在一定程度上解決了非平穩(wěn)信號的故障特征提取問題，但由于診斷對象為單源信息，分析結(jié)果存在信號信噪比低和診斷的可信度低等問題。為了從振動(dòng)信號巾更傘面、準(zhǔn)確地提取出故障征兆，本文將傘矢譜技術(shù)引入到非線性、非平穩(wěn)信號分析方法巾，實(shí)現(xiàn)多通道融合信息的小波變換、高階統(tǒng)計(jì)量以及經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解等非平穩(wěn)信號分析方法，解決多通道非平穩(wěn)信號的數(shù)據(jù)融合與特征提取等問題。本文在“全矢譜技術(shù)體系構(gòu)建及故障診斷基礎(chǔ)研究’’(國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(506

4、75209))和“全矢譜技術(shù)及設(shè)備診斷工程應(yīng)用研究”(河南省杰出人才創(chuàng)新基金(0621000500))項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，研究了旋轉(zhuǎn)機(jī)械多個(gè)通道的故障振動(dòng)信號的非平穩(wěn)信號分析方法。主要研究內(nèi)容包括四部分：一是基于全矢譜技術(shù)的小波分析方法及其在故障診斷中的應(yīng)用：二是基于全矢譜技術(shù)的高階統(tǒng)計(jì)量分析方法及其在故障診斷中的應(yīng)用；三是基于全矢譜技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解及其在故障診斷巾的應(yīng)用：四是全矢譜技術(shù)體系的構(gòu)建及其應(yīng)用。各個(gè)部分的具體研究內(nèi)容和主要成果如

5、下：(1)研究了基于信息融合的全矢小波、全矢小波包在旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷中的應(yīng)用。針對故障振動(dòng)信號的非平穩(wěn)特性，將全矢小波包分析方法與基于Hilbert變換的包絡(luò)解調(diào)相結(jié)合，提出基于同源信息融合的全矢小波包一包絡(luò)解調(diào)分析方法，并在仿真和實(shí)例分析中進(jìn)行驗(yàn)證，即分別采用傳統(tǒng)的單源小波包一包絡(luò)解調(diào)、全矢Hilbert包絡(luò)解調(diào)和全矢小波包一包絡(luò)解調(diào)三種方法對同源信息進(jìn)行分析，通過對比分析表明，全矢小波包一包絡(luò)解調(diào)有效地融合了來自不同方向傳感器的振動(dòng)

6、信息，能夠傘面、準(zhǔn)確地提取出特征頻率，具有一定的優(yōu)越性。在仿真實(shí)驗(yàn)分析中，對全矢小波包一包絡(luò)解調(diào)分析方法的兼容性作了進(jìn)一步討論。(2)研究了基于同源信息融合的矢雙譜理論，對同一截面的單源信號分別作雙譜分析時(shí)，兩者在能量和結(jié)構(gòu)上存在較大差別，矢雙譜分析方法通過對同源信息的有效融合，能夠完整地表達(dá)出振動(dòng)信號中的二次相位耦合特征，具有一定的優(yōu)越性。針對工程巾的大量背景噪聲，進(jìn)一步提出小波包一矢雙譜，該方法可以提高信噪比，比直接進(jìn)行矢雙譜分析的