基于小波包分析及Lyapunov指数的汽轮机转子振动故障诊断

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1、第22卷第8期广东电力VO1．22NO．82009年8月GUANGD0NGE]【℃TRICPOWERAug．2009文章编号：1007-290X(2009)08—0025—05基于小波包分析及Lyapunov指数的汽轮机转子振动故障诊断鄢波，梁平，白蕾(1．华南理工大学电力学院，广东广州510640；2．约克广州空调冷冻设备有限公司，广东清远511685)摘要：根据Bently实验台所采集的碰摩、松动、不对中、不平衡4种典型汽轮机转子振动故障信号，采用小波包分析和Lyapunov指数相结合的方法对其进行故障诊断。先对原始信号采用小波包分析进行滤波，提取有用的信号频段，再对滤波后的信号进行二

2、次处理，提取混沌特征量——Lyapunov指数进行故障定位。诊断结果表明：小波包分析的方法有着很好的滤波和提取非平稳信号的能力；小波包分解重构后的汽轮机转子的振动时间序列在不同故障状态下的Lyapunov指数明显不同，因此，Lyapunov指数在进行汽轮机转子故障类型诊断时有较好的区分度。关键词：小波包分析；最大Lyapunov指数；汽轮机转子中图分类号：TK268文献标志码：BTurbineRotorVibrationFaultDiagnosisBasedonWaveletPacketAnalysisandLyapunovExponentYAN13o，LIANGPing，BAILei(1

3、．ElectricPowerCo1．，SouthChinaUniv．ofTechnology，Guangzhou，Guangdong510640，China；2．York(Guangzhou)AirConditioningandRefrigerationEquipmentCo．，Ltd．，Qingyuan，Guangdong511685)Abstract：Accordingtothefourtypicalfaultsignalsofturbinerotorvibration，includingrubbing，loosening，misalignmentandmassunbalancewhi

4、charecollectedfromtheBentlyexperimentset，themethodwhichcombineswaveletpacketanalysisandLyapunovexponentisadoptedtodiagnosethefaults．First，waveletpacketanalysisisusedforfilteringthefaultsignals，extractingusefulsignalfrequencysegmentsfromoriginalsignals．Thenthefilteredsignalsaretreatedagaintoextract

5、thechaoscharacteristicquantity，i．e．Lyapunovexponentforfaultlocation．Thediagnosticresultsindicatethatwaveletpacketanalysisisofgoodabilityoffilteringandextractingnonstationarysignal；theLyapunovexponentofvibrationtimeseriescandistinguishdifferentfaultconditions，andisofgooddiscriminabilityinturbinerot

6、orfaultdiagnosis．Keywords：waveletpacketanalysis；largestLyapunovexponent；turbinerotor汽轮发电机组是电力工业中的重要设备，由于集机器工作时所发出的振动信号，应用诸如傅里叶其结构和系统的复杂性、运行环境的特殊性，汽轮变换、神经网络、分形等方法对采集的信号进行处机组的故障率较高。对机组进行故障诊断，对保证理，实现故障诊断_1]。汽轮发电机组稳定安全运行十分重要。由于振动信小波包分解能够将任何信号(平稳或非平稳)分号携有丰富的机械设备运行状态信息，对振动信号解成一个由小波伸缩而成的基函数族，信息量完整进行分析可以掌

7、握故障产生的机理，并可通过信号无缺，通过对分解信号在不同尺度上的分解与重分析提取出故障特征，所以在大型旋转机械及其主构，能得到原信号在不同频段上分布的详细信要辅机的故障诊断中，通常是利用振动传感器来采息。系统正常工作时其吸引子结构是稳定的，当收稿日期：2009．04．02系统偏离正常工作状态时其吸引子结构就会发生广东电力第22卷变化。混沌动力学中的Lyapunov指数可以很相空间重构过程中有两个非常重要的参数：嵌好地反映