[发明专利]基于进动能量差密度谱分析的旋转机械故障诊断新方法

摘要

本发明涉及一种基于进动能量差密度谱分析的旋转机械故障诊断新方法，属于机械故障诊断技术领域。本方法针对利用滤波轴心轨迹对故障特征进行描述时，存在分辨率低、表征不直观等不足，构造了一种新的故障特征参数‑进动能量差密度，其量值正比于幅值谱的平方，有更高的精度和分辨率，且可以直观地展现转子的正、反进动能量特性。并进一步得到进动能量差密度谱，通过与滤波轴心轨迹相结合，可以更准确的对旋转机械的故障进行诊断。本方法包括以下步骤：步骤一：进行信号采集和处理得到正反进动参数；步骤二：构造故障特征参数模型‑进动能量差密度；步骤三：绘制进动能量差密度谱，结合滤波轴心轨迹进行故障诊断与分析。

主权项

1.基于进动能量差密度谱分析的旋转机械故障诊断新方法，包括以下步骤：步骤一：进行信号采集和处理得到正反进动参数；选用两个相同型号的振动传感器，分别安装在转子同一截面相互正交的两个方向X、Y上，分别用来采集这两个方向上的振动信号，设X、Y方向上两个通道振动信号的离散序列分别为{xn}、{yn}，将{xn}、{yn}在时域内直接合成复信号序列{zn}，然后对{zn}做一次复FFT变换，得到其离散傅里叶变换形式{zk}；根据FFT性质得到各特征频率下的正、反进动特征参数： | B k + | = 1 2 N | Z k | | B k - | = 1 2 N | Z N - k | , ( k = 0 , 1 , 2 ... N / 2 - 1 ) - - - ( 1 ) ]]>式中，Bk+为正进动圆半径、Bk-为反进动圆的半径，为正进动圆的初始相位、为反进动圆的初始相位，N为采用点数，Im(Zk)表示Zk的虚部，Re(Zk)表示Zk的实部；步骤二：构造故障特征参数-进动能量差密度；在回转功率谱的基础上，结合正、反进动参数Bk+、Bk-，提出一种新的故障特征参数-进动能量差密度Ek，其定义为： E k = | B k + | 2 - | B k - | 2 | B k + | 2 + | B k - | 2 - - - ( 3 ) ]]>Ek的值分布在[-1,1]的范围内，若Ek>0，则为正进动，若Ek<0，则为反进动，若Ek＝0，则正、反进动能量相等；进动能量差密度还可以间接体现转子滤波轴心轨迹的偏心率，由偏心率公式(式4)推导可知，|Ek|越小e越大，反之亦然； e = R L k 2 - R S k 2 / R L k - - - ( 4 ) ]]>式中，RLk、RSk分别为单谐波频率下的轴心轨迹的长、短半轴，也称之为主、副振矢；步骤三：绘制进动能量差密度谱，结合滤波轴心轨迹进行故障诊断与分析；由步骤二中所述式3可计算出各特征频率下的进动能量差密度，将其绘制在同一平面上即得到进动能量差密度谱；通过进动能量差密度谱和滤波轴心轨迹可以对旋转机械进行简单的故障分析和诊断。