基于阶次小波包的转子加速阶段振动故障研究-论文.pdf

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1、第43卷第5期航空计算技术Vo1．43No．52013年9月AeronauticalComputingTechniqueSep．2013基于阶次小波包的转子加速阶段振动故障研究赵凯，李本威，李冬，王永华，孙涛(海军航空工程学院飞行器工程系，山东烟台264001)摘要：针对发动机转子在加速阶段的振动信号为非稳态、且该阶段的振动信号无法直接使用谱分析等技术处理的问题，提出了利用改进的阶次跟踪分析技术对信号进行等角度重采样，将时域非稳态信号转换为角域稳态信号，然后对信号进行小波包分析及能量特征向量提取。结果表明。利用阶次小波包方法可以很好地处理变速振动信号，效果好于直接

2、使用小波包分析非稳态的时域信号，计算后的结果可用于进一步的数据处理。关键词：转子振动；阶次跟踪；小波包分析；等角度重采样中图分类号：TP277文献标识码：A文章编号：1671．654X(2013)05—0074—04ResearchonRotorVibrationFaultsofAccelerationPhaseBasedonOrderWaveletPacketZHAOKai，LIBen-wei，LIDong，WANGYong—hua，SUNTao(DepartmentofAirborneVehicleEngineering，NAAU，Yantai264001，C

3、hina)Abstract：Tosolvetheproblemthattheenginevibrationsignalsareunsteadyduringtheaccelerationphase，themethodisproposedthattheimprovedordertrackinganalysistechniqueisusedtoresamplethesignalbyequalangle，thetimedomainnon—stationarysignalisconvertedtotheangledomainstationarysignals，andthen

4、thesignalisdealtwithwaveletpacketanalysisandenergyeigenvectorsextraction．Theresultsshowthattheorderwaveletpacketmethodworkswellwithvariablespeedvibrationsignalandcanbeusedforfurtherdataprocessing．Keywords：rotorvibration；ordertracking；waveletpacketanalysis；equiangularresampling引言域转变为角域

5、分析，同时可以对与转速无关的信号起到一定的抑制作用。转子是发动机的重要组成部分，转子的振动信号小波包是包括尺度函数和小波母函数在内的一个直接反映了转子的运行状态。目前大多数的研究是围具有一定联系的函数的集合。小波包分析在信号的高绕着发动机在稳态运行时的转子振动信号开展研究频段有较高的频率分辨率，而在低频段有较高的时间的，对于发动机变速阶段(如发动机启动或加速等)的分辨率，是一种更精细的信号分析方法，这一性质适合研究较少，因该阶段的转子发出的振动信号是瞬时的、对特定的时间(频率)点着重放大分析。小波包分析是不稳定的，对发动机造成的影响也是较为有限的，所也可以应用于非

6、稳态的振动信号处理，所以本文将利以多数研究跳过这个阶段，将工作重心放在稳态信号用小波包分析对时域非稳态信号与角域稳态信号分别的研究上。但是如果能在发动机启动的变加速阶段，处理并对效果进行比较分析。最后本文对角域重采样即转子转速为非稳态时，就可以将故障提前检测出来，后的信号进行小波包分解并提取各分解层的能量特征这将具有很重要的现实意义。向量转子在发动机启动阶段的主要特点是转速为加速上升。若直接对采集的振动信号进行傅里叶变换会产生“频率模糊”或称“谱涂抹”现象。而阶次跟踪技术1阶次跟踪分析方法可以将时域不平稳工况转变为角域平稳工况，克服了阶次跟踪(OrderTrack

7、ing)分析根据转轴的转速这一问题。阶次跟踪技术是一种专门针对转速不稳定对时域信号进行等角度重采样，将时域非平稳信号转的旋转机械振动测量方法，它是按转角位置分配采样换为角域平稳信号。由于阶次跟踪分析能够抑制与转间隔，可将旋转机械变速过程中产生的振动信号从时速无关的信号，因此对振动信号有一定的降噪滤波效收稿日期：2013—06—27修订日期：2013—08—31作者简介：赵凯(1983一)，男，山东烟台人，博士研究生，主要研究方向为发动机测试理论与技术。2013年9月赵凯等：基于阶次小波包的转子加速阶段振动故障研究·75·果。实现阶次跟踪分析方法需要解决如何实现被分

8、析(n=1