旋转机械故障机理与故障特征提取技术研究

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1、北京化工大学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：苍耗忆日期：关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分

2、内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在土年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：荟拖耽导师签名：i圣叁纹日期：型塑：兰：丑

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4、_：ILIIIIIIIIllItIIIIttIIlY1810626学位论文数据集中图分类号THll、TB4、TP3学科分类号460．20论文编号1001020070420密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学，作者姓名李艳妮学号2004000．420获学位专业名称化工过程机械获学位专业代码080203装备监测网络课题来源自

5、然科学基金项目研究方向与远程诊断论文题目旋转机械故障机理与故障特征提取技术研究关键词旋转机械、特征提取、轴心轨迹、自动识别论文答辩日期2007．5．28·论文类型应用研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师江志农副研究员北京化工大学信号处理设备诊断教授级昆仑天辰仪表科评阋人1吴海琦仪器仪表高工技有限公司评阅人2杨国安副教授北京化工大学机械故障诊断评阅人3评阅人4评阅人5教授级昆仑天辰仪表科徽员蝴吴海琦仪器仪表高工技有限公司答辩委员l何立东研究员北京化工大学转子动力学答辩委员2高金吉教授北京化工大学故障诊断与自愈答辩委员3杨国安副教授北京化工大学机械故障诊断答

6、辩委员4答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询．三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745-9)《c学科分类与代码》中查询．四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成．●摘要旋转机械故障机理与故障特征提取技术研究摘要旋转机械故障诊断是近年来国内外发展较快的一门新兴技术。大型旋转机械振动监测与诊断系统的研究与应用对于避免巨额的经济损失和灾难性事故的发生有着重要意义。在故障诊断的发展过程中，人们发现最重要、最关键而且也最困难的问题就是故障特征信息提取。这是故障诊断中的瓶颈问题，直接关系到故障

7、诊断的准确率和故障早期预报的可靠性。因此，为了从根本上解决故障特征信息提取这个关键问题，必须借助于信息处理、特别是现代信号处理的理论方法和技术手段，探索故障特征信息提取的途径，发展新的故障诊断理论和技术。本论文结合国家自然科学基金资助项目(编号：50375014、50575016)展开，以旋转机械振动为研究对象，研究了旋转机械常见故障的故障机理，并通过Bently转子实验台进行了相应的故障模拟，开发了基于转子振动信号提纯和轴心轨迹的旋转机械故障特征提取技术。该振动信号特征提取技术具有计算量少、准确性高等特点。全文主要内容如下：第一章主要阐述了大型旋转机械状态监测和故障诊断技术研究的

8、意义，综述了旋转机械故障特征提取技术的方法和研究现状，分析了国内外振动监测技术发展趋势。最后，提出了论文的研究目标，概括了论文的研究内容。第二章主要研究了旋转机械常见故障的故障机理，以及故障特征，其中包括幅值特征、频率特征以及轴心轨迹与故障之间的对应关系。I北京化工大学硕士学位论文第三章研究了旋转机械轴心轨迹特征提取技术在故障诊断中的应用。第一部分重点研究了基于傅立叶描述子、改进不变矩、以及几何特征方法的故障特征提取技术，其中基于几何特征方法中引入了交点和圆环数两个特征值，并且应用细长度、弯曲度、圆环长径比和幅角跨度比作为将图形特征细化的特征参量。并在MATLAB7．0平台下仿真并

9、模拟了一套基于几何特征并结合傅立叶描述子、改进不变矩特征的旋转机械故障特征提取综合系统。第二部分主要对各种滤波器进行分析研究。对各种数字滤波方法进行了阐述和比较，结合前人文献提及的关于特定故障对应的特征频率的理论，选择合适的滤波带，去除混杂在轴心轨迹信号中的高频信号，来为信号模拟和整周期采样提取作进一步的理论铺垫和前期准备。第四章通过在Bently实验台上模拟不平衡、不对中以及涡动故障，对采集到的故障振动信号进行特征分析，分析故障信号中时域波形、特征频率、轴心轨迹等故