基于改进EMD和FastICA的旋转机械耦合故障诊断方法研究.pdf

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1、试验研究现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2016年第7期基于改进EMD和FastICA的旋转机械耦合故障诊断方法研究+时培明，王敬，党会，韩勇(燕山大学电气工程学院，秦皇岛066004)摘要：为研究旋转机械的耦合故障诊断问题，提出一种新的经验模态分解(EmpiricalModeDecomposition，EMD)改进方法。该方法采用分段三次Hermite插值解决包络线过冲和欠冲问题¨⋯，并结合斜率再优化的极值点延拓加窗函数实现端点效应抑制，进而对EMD分解中包络线拟合的结果进行优化，得到更加精确的内禀模态函数(IntrinsicModeFunction

2、，IMF)。运用包络解调对IMF进行处理，再基于负熵的快速独立分量分析(FastIndependentComponentAnalysis，FastlCA)方法对所得到的解调信号进行分离，最后求解分离信号的包络谱，通过谱分析确定故障的特征频率，实现故障诊断。通过转子不对中一碰摩耦合故障诊断仿真实例表明，该方法能够提取出故障系统转子圆盘振动信号中存在的倍频、分频及2倍频峰值，与不对中一碰摩耦合故障特征吻合，证明了该方法的有效性。关键词：故障诊断；改进的EMD；快速独立分量分析；不对中；碰摩中图分类号：THl33文献标志码：A文章编号：1671_3133(2016)07—0012卅7DoI：10．1

3、6731／i．cnki．1671—3133．2016．07．003StudyoncouplingfaultsofrotarymachinerydiagnosismethodbasedimprovedEMDandFastICAShiPeiming，WangJing，DangHui，HanYong(InstituteofElectricalEngineering，YanshanUniversity，Qinhuangdao066004，Hebei，China)Abstract：Fortheproblemofcouplingfaultdiagnosisofrotatingmachinery，anewE

4、mpiricalModeDecomposition(EMD)methodisproposed，whichmadeuseofcubicHermitepolynomialinterpolationforenvelopesfittingtosolveenvelopeovershoot／under—shootproblems，andthere—optimizationslopebasedmethodforendingextensioncombinedwithwindowfunctiontoinhibittheendeffects．Themethodimprovesthefittingresultsto

5、getmoreaccurateIMF，andthendemodulatetheIMF．Theenvelopedemodula-tionsignalisseparatedbasedonthenegativeentropyFastIndependentComponentAnalysis(FastlCA)．Finallyafterthesepara-tionofthespectralsignalconversion，andfromthespectrum，canclearlyobservethecharacteristicfrequencytorealizefaultdiag—nosis．Thefau

6、ltsystemoftherotordiscvibrationsignalshaveboththefrequency—multiplicationcomponentandfrequency—divisioncomponentandthedoublefrequencypeakwashighlighted，whichcausedbyrubbingandalsogetthecouplingfailurecharacteris—tics，theeffectivenessofthismethodisdemonstrated．Keywords：faultdiagnosis；improvedEMD；Fast

7、ICA；misalignment；rubbing0引言转子系统不对中和动静碰摩故障是引起旋转机械系统失效的主要原因之一。目前，已有文献对不对中和碰摩单一故障特征及诊断方法进行了研究m3I。当系统存在不对中故障时，由于转子与定子的间隙越来越小，极易引起碰摩故障的发生HJ。这种耦合故障转子的动力学行为比单一故障转子更为复杂，增加了对其诊断的难度。文献[5]采用有限元模型，分析了不对中一碰摩耦合故障转子