基于hht的旋转机械耦合故障诊断方法研究

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1、硕士学位论文MASTER'SDISSERTATION论文题目基于HHT的旋转机械耦合故障诊断方法研究作者姓名王敬学科专业精密仪器及机械指导教师时培明副教授2015年5月中图分类号：TH133学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于HHT的旋转机械耦合故障诊断方法研究硕士研究生：王敬导师：时培明副教授申请学位：工学硕士学科专业：精密仪器及机械所在单位：电气工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinPrecisionInstrum

2、entandMachinerySTUDYONCOUPLINGFAULTSOFROTARYMACHINERYDIAGNOSISMETHODBASEDONHHTbyWangJingSupervisor:AssociateProfessorShiPeimingYanshanUniversityMay,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于HHT的旋转机械耦合故障诊断方法研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中

3、除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《基于HHT的旋转机械耦合故障诊断方法研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查

4、阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要旋转机械是工业领域中的关键设备，在电力、石油、冶金、航空等部门中应用最为广泛。由于制造、装配不良或系统经常处于高速、高载状态，很容易发生转子不平衡、不对中等故障，若不及时诊断，将会引发碰摩、基础松动等二次故障，进而引发多故障的相互耦合，这对机器的正常运转造成重大的影

5、响。而系统一旦产生故障，往往不是以一种故障的形式出现，而是以多故障的相互耦合形式发生。这种情况较单一故障振动机理更为复杂，诊断更为困难。本文以旋转机械系统为研究对象，考虑机械耦合故障的复杂性，重点研究基于HHT的旋转机械耦合故障诊断方法，并通过建立故障模型的方法研究故障特性，针对HHT包络线拟合中出现的问题提出一种新的解决方法，并成功应用到耦合故障诊断中。针对包络线拟合中会出现的过冲/欠冲以及端点效应问题，采用三次Hermite插值法代替三次样条法，来克服过冲/欠冲的现象。对于端点效应这一研究热

6、点，选取斜率再优化延拓和窗函数相结合的抑制方法，使得分解得到的内禀模态函数更加接近真实值，提高HHT方法的分解精度。针对旋转机械耦合故障诊断问题，建立了转子-轴承系统故障耦合模型。该模型不仅含有不对中和碰摩故障，还考虑了非线性油膜力的影响。运用变步长四阶龙格-库塔法对系统微分方程进行数值求解，得出包含故障特征的分析信号。提出一种改进HHT和FastICA相结合的旋转机械耦合故障诊断方法。该方法先用改进HHT对通过建模得到的故障信号进行分解，得到imf，然后对imf进行Hilbert变换，对所得包

7、络信号进行FastICA分解，并通过谱分析得出不对中、碰摩两种故障耦合故障特征向量，有效、准确地对耦合故障进行诊断。将HHT和高阶累积量相结合，形成新的旋转机械耦合故障诊断的方法。应用新提出的诊断方法对裂纹-碰摩故障进行分析诊断，得到裂纹、碰摩故障耦合故障特征向量。通过与传统诊断方法比较，新方法更能直观确切的表明故障信号特性，能够有效、准确地对耦合故障进行诊断。关键词：旋转机械；故障诊断；耦合故障；HHT；包络拟合；FastICA；高阶累积量-VI-AbstractRotatingmachine

8、ryisthekeyequipmentinindustrialfieldandhasbeenwidelyusedinthedepartmentsofelectricpower,petroleum,metallurgy,andaviation.Butduetothepoormanufacturingandassemblyorbecausethesysteminhighspeedandhighloadcondition,itiseasytooccurtheproblemofrotorimbalanc