试论小波分析在旋转机械故障诊断中的应用

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1、大连理工大学硕士学位论文小波分析在旋转机械故障诊断中的应用姓名：张朝解申请学位级别：硕士专业：计算机软件与理论指导教师：迟忠先20061201大连理工大学硕士学位论文摘要随着现代工业的快速发展，对设备的安全稳定运行要求越来越高，故障诊断技术得到了广泛的应用，而与此同时，传统的诊断技术已经很难适应工业生产的需要。正是在这样的背景下，本文将时频分析的新方法一小波分析(WaveletAnalysis)应用于旋转机械故障诊断当中。由于机器运行中存在大量的非平稳信号，而传统的时域和频域分析方法在处理非平稳信号时有很大的局限性，小波变换则从基函数角度出发，

2、吸取傅里叶变换中的三角基使￡行频率分析)与短时傅里叶变换中的时移窗函数的特点，形成振荡的、衰减的基函数【”。从而以其多尺度和时频特性而成为处理非平稳信号的重要工具，并被誉为“数学显微镜”。本文首先阐述了研究背景，故障诊断技术的发展及其国内外发展现状。然后本文对旋转机械的常见故障及其机理做了简要的介绍，从而明确了旋转机械故障诊断所需要的依据及诊断方法。在第三章，本文对整个系统进行了总体的设计，并对各个模块做了简要的介绍，同时，比较了传统的故障诊断方法和小波分析方法，分析了在旋转机械故障诊断中引入小波分析的必要性。最后两章分别详细地介绍了系统中的两

3、个核心模块的设计与实现。实践表明，该方法提高了故障诊断的准确性，取得了良好效果。同时，小波分析的结果还可以为以后的专家系统，智能诊断提供数据。本课题的研究背景源于某石化公司的关键设备——烟汽轮机状态监测需要提出的。为确保该机组不发生故障，减少不必要的维修与停机，提高自动化及自适应能力，提出了采用计算机实时监测与故障诊断。为了使所开发的产品具有一定的适应性，本文针对普通旋转机械进行了全面研究。同时，在应用中采用了先进传感器和测量模块，保证了系统的通用性和可靠性。关键词：小波分析；小波包；Ma

4、Iat算法；故障诊断大连理工大学硕十学位论文Appli

5、cationofWaveletAnalysisinFaultDiagnosisofRotatingMachineryAbstractWiththerapiddevelopmentofmodemindustries．thesafeandstableoperationoftheequipmentincreasinglyhighdemand，faultdiagnosistechnologyhasbeenwidelyapplied．Atthesametime，traditionaldiagnostictechniqueshavebeenveryhard

6、tomeettheneedsofindustrialproduction．Inthisthesis．anewmethodoftime-frequencyanalysis—一waveletanalysisisappliedinfaultdiagnosisofrotatingmachinery．Thereisagreatdealofnon—stationarysignalsinmachineryoperation．Buttraditionaltimedomainanalysisandfrequencydomainanalysishavemanyli

7、mitationswithnon．stationarysignals．Wavelettransforillbasesonbasefunction．1earrlsthecharactefisticsoftrianglebaseofFourierTransf01111andwindowfunctionofShort-TimeFourierTranSfol'in，andforl／lSoscillatoryanddampedbasefunction．ItiSpraisedasa“mathematicalmicroscope”becauseofitsmu

8、lti．scaleandtime—frequencycharacteristicsandbecomesanimportanttoolfordealingwithnon—stationarysignals．Firstofall，thisthesisdescribesthebackground，thedevelopmentoffaultdiagnosisanditscurrentdevelopmentallovertheworld．Andthenitintroducesordinaryfaultofrotatingmachineryanditsme

9、chanismbriefly．whichhelpsUSknowwhatiSneedforfaultdiagnosisandhowtodiagnose．