局部均数分解在旋转机械振动之研究与应用

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1、局部均数分解在旋转机械振动之研究与应用第1章绪论1.1研究课题的、背景和意义旋转机械在工农业发展中有着极其关键性的作用，也是化工机械中不可或缺的动设备。随着工业化的需要，旋转机械正在向着高速化、大型化、智能化发展，因此，通过振动信号来分析设备的运行状态的要求也越来越高。通过对与局部均值分解相关的文章精读后，可以看出这种方法的实用性很好，并且具有很好地发展前景，由此决定了对这个方向的研究。旋转机械运转时，振动信号的成分一般是非常复杂的，要获得有关旋转机械振动的更精确的振动信息，要求有更好的处理方法。过去常用的傅里叶变换只适用于对平稳信号的分析，而对非平稳信号不能达到分析的效果。然而，现在我

2、们通过传感器获得的振动信息往往都不是平稳的线性的，而且还夹杂着噪声。现在的分析方法很多，如D虽有很大发展，但还有模态混叠等问题，在此基础上才产生了本文的方法[1-4]。正是在这样的背景下，各国对局部均值分解的研究开始了。在化工过程机械中，我们常见的如离心泵、水轮机和风机等，是炼油、炼钢企业中极其重要的设备，在设计制造、工作运转中都可能造成机械损伤，再有就是维修不及时都能造成设备出现故障。这样不仅会造成企业损失，还可能会酿成巨大的伤亡事件，产生极坏的社会影响。有美国国家统计局1980年的资料，该国工业设备的修理费用为2460亿美元，其中由于维修过剩就浪费了约750亿[5]1；1972年，德

3、国一电站500MD），并在对非线性非平稳信号的分析中取得了很好的效果，现在已经引起国内外很多学者的关注，在我国也对其中的许多问题进行了研究，比如端点问题、模态混叠、包络的拟合，还有判据问题等[9]。国内外目前对故障信号的分析方法还很多，取得的成就也是很大的，比如盲源分离、原子分解、分形等；另外，将这些方法与其它方法相结合也会产生相当好的效果，此种研究也很多，如EMD与小波相结合[10]、EMD与盲源分离相结合[11]等，并且取得的效果也很好。局域均值分解(localmeandeposition,LMD)首先由Jonathan.Smith在2005年提出，并首先将其成功的应用于脑电(EEG

4、)信号的时频分析中[12]。在国内，程军圣等人在对局域均值分解进行了研究之后发表了多篇关于LMD的论文，并申请了专利[13]。在与EMD对比后，它也显示出了优良的特性，能够很好的处理非平稳信号。浙江大学博士任达千等人也对LMD分解方法进行了深入的研究。现在，这种较新的时频分析方法受到了很多研究人员的关注。通过这几年的发展，无论在应用上还是理论上，LMD的进展也很大，比如在滚动轴承故障中的应用、端点问题的处理、与盲源分离相结合来解决欠通道的问题等[14-17]。但因为该方法提出的时间还不是很长，还不完善，因此，LMD这种分解方法还需要人们去进行更深入的研究分析。第2章旋转机械振动的实验研究

5、要对选择机械做出准确的故障诊断，首先要做的就是振动信号的采集，然后再对数据进行分析，最后要判断出故障类型，并要对其进行维修。在这个过程中，还有许多需要我们研究的地方。2.1试验装置简介2.1.1系统简介本文所用的软件由北京京航公司开发的HG8904C（USB2.0）多通道数据采集故障诊断系统。该系统由高性能笔记本电脑、数据采集箱、传感器等组成，如下图：传感器用于传输振动信号给采集箱，再用数据线把电脑和采集箱相连，把采集到的振动信息传给电脑进行分析。数据采集箱有5个通道，其中4个是振动通道，另一个为转速通道。传感器有两种类别，一种是加速度型传感器，数量为4，用于连接振动通道；另一种为光电传

6、感器，用于连接转速通道。通道连接如图2-2所示。该系统可对转子系统、滚动轴承、齿轮箱、电机等开展运行状况的监测和故障的识别；并且具有很强的现场数据分析功能，为大型旋转设备，如离心泵、压缩机、风机、电机等设备的良好运转和维修提供了有力的保障。第3章局部均值分解基本理论的研究...........30-433.1局部均值分解中的基本概念.........30-343.2局部均值分解的基本过程.........34-383.3局部均值分解中基本参数的选择.........38-423.3.1滑动平滑跨度的选择.........393.3.2端点的处理.........39-413.3.3迭代终

7、止条件的选择.........41-423.4本章小结.........42-43第4章局部均值分解与典型时频处理方法.........43-564.1局部均值分解与].北京:国防工业出版社,2005:174-183[2]宋斌华.基于HilbertHuang变换和局部均值分解的时变结构模态参数识别[D].长沙:中南大学,2009:7-8.[3]谢胜利,何昭水,高鹰.信号处理的自适应理论[M].北京:科学出版社,2006:130-21