[发明专利]一种转子故障特征提取方法及装置

权利要求书

1.一种转子故障特征提取方法，其特征在于，该提取方法包括以下步骤：

1)检测转子同一截面上相互垂直的径向振动信号和转子轴向振动信号，并将其构成一个三元旋转信号；

2)根据三元旋转信号的包络特点将三元旋转信号按照旋转速度的顺序分解成系列三元信号形式的旋转信号与一个剩余信号之和；

3)将分解得到的三元信号形式的旋转信号从时域变换到频域，根据转子振动信号的基频确定需要融合的三元信号；

4)对确定的三元信号三个振动方向的功率谱进行融合，以得到各三元信号的矢功率谱，并根据得到的矢功率谱进行转子故障特征提取；

所述步骤2)中的信号分解过程如下：

A.将三元旋转信号w(t)沿Z轴进行投影，得到相应的投影信号，

k²＝-1；θ_m＝mπ/M，m＝0，1，…，M；φ_n＝nπ/N，n＝0，1，…，N，M＝N，表示输入信号投影的个数；运算符号*表示共轭运算；运算符号.表示卷积运算，q是一个向量的四元数，q＝0+cos(φ)i+sin(φ)j+0k，φ为向量四元数在XOY平面内与X轴的夹角；

B.确定投影信号最大值对应的时刻，并对该时刻的投影信号进行插值运算得到包络曲线

C.通过下式计算所有包络曲线的局部平均值m(t)，并从原始三元旋转信号w(t)中减去该局部平均值m(t)，得到差值信号；其中，局部平均值m(t)的计算公式为：

D.判断差值信号是否满足设定的迭代终止条件，直至满足时，将得到的信号作为分解获取的第一个三元信号形式的旋转信号；

E.从原始三元旋转信号w(t)中减去分解获取的第一个三元信号形式的旋转信号得到新的待分解信号，若新的待分解信号仍为三元信号形式的旋转信号，则重复步骤A-D，获得其他的三元信号形式的旋转信号，直至从待分解信号中分解不出新的三元信号形式的旋转信号。

2.根据权利要求1所述的转子故障特征提取方法，其特征在于，所述步骤1)构成的三元旋转信号w(t)为：

w(t)＝ix(t)+jy(t)+kz(t)

其中x(t)为水平方向上的径向振动信号，y(t)为垂直方向上的径向振动信号，z(t)为轴向的振动信号；ijk＝i²＝j²＝k²＝-1，ij＝k，jk＝i，ki＝j。

3.根据权利要求1所述的转子故障特征提取方法，其特征在于，所述步骤D中的迭代终止条件为：

其中，T为信号总的时间长度，d_h(t)＝w_h(t)-m_h(t)，当SD在0.2～0.3时，停止本次迭代过程。

4.根据权利要求1所述的转子故障特征提取方法，其特征在于，所述步骤3)中需要融合的三元信号的确定过程如下：

按照频率从高到低的顺序对分解得到的三元信号形式的旋转信号进行频域变换，判断各三元信号形式的旋转信号在三个方向的频率是否是转子振动信号的基频占主导成分，若是，则以该三元信号形式的旋转信号的下一个三元信号形式的旋转信号及其之前分离出的三元信号形式的旋转信号作为需要融合的三元信号。