[发明专利]一种旋转机械工频故障的定性诊断方法

权利要求书

1.一种旋转机械工频故障的定性诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定转子系统故障响应较敏感的轴振动位移测量截面，从故障发生的时刻开始，在故障发展过程中依次选择k个状态，k＝0,1,2,…,M，同步采集k个状态下该测量截面处相互垂直安装的X、Y测点的振动波形及对应的键相信号，并对采集的振动波形完成信号键相截断，得到多组振动信号样本x_k(t)、y_k(t)；

2)对这些振动信号样本x_k(t)、y_k(t)依次进行FFT分析，得到初始状态与多个故障状态下的频谱数据X_k(f)、Y_k(f)，通过测点X、Y在某一故障状态下的频谱图确定主导特征分量；在判断主导特征分量为转子工频分量后，采用幅值谱内插校正方法精确计算所有信号样本中主导特征分量对应的频率、幅值及相位，如下所示：x_k＝A(k)sin(ωt+α(k))、y_k＝B(k)sin(ωt+β(k))，其中A、B表示X、Y方向上工频ω对应的总振动幅值；α、β是相应的工频相位；

3)选择正常状态时测点X、Y的主导特征分量作为初始基准值，分别将故障状态下对应的主导特征分量与之求差，依次得到相应特征频率处的纯故障响应轨迹，也即二维全息差谱；具体为：初始状态对应的工频轨迹为：x₀＝A(0)sin(ωt+α(0))、y₀＝B(0)sin(ωt+β(0))，第k个样本的纯故障工频轨迹表示为：Δx_k＝x_k-x₀＝A_f(k)sin(ωt+α_f(k))、Δy_k＝y_k-y₀＝B_f(k)sin(ωt+β_f(k))，其中：A_f、B_f是X、Y方向上纯故障工频分量的幅值；α_f、β_f是相应的相位，通过上述算式，能够得到各个故障状态下工频ω处的二维全息差谱；

4)根据步骤3)得到的纯故障工频分量特征数据，代入进动轨迹特征计算公式，分别求取各个故障状态下纯故障工频轨迹的特征值，特征值包括长半轴r_a、短半轴r_b、初相失幅值r₀、初相失相位α₀、椭圆度e、长轴倾斜角θ；长半轴短半轴初相失幅值初相失相位α₀＝arctan(B_fsinβ_f/A_fsinα_f)、椭圆度长轴倾斜角其中：幅值比ε＝B_f/A_f，相位差

5)根据步骤3)、4)得到的纯故障工频分量特征数据及轨迹特征值，分别绘制工频对应的二维全息差谱瀑布图及其特征值变化趋势图，得到故障发展过程中多个状态对应的纯故障工频轨迹及其特征的连续变化规律，结合纯故障工频轨迹及其特征的连续变化规律对转子工频故障进行定性诊断；

所述的步骤2)中测点X、Y信号的主导故障分量的幅值与其通频幅值之比大于0.5，故障状态下X、Y方向上工频对应的总振动幅值A、B不小于5μm；

所述的步骤5)中纯故障工频轨迹的形状与倾斜方向不会随转子失衡量大小、方位的变化而发生改变，这是区分转子平衡故障与非平衡故障的关键特征。

2.根据权利要求1所述的一种旋转机械工频故障的定性诊断方法，其特征在于：所述的步骤1)中转子轴振动位移及键相信号的测量方式为非接触式测量。