基于hht汽轮机转子突发大不平衡振动时频分析

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1、第52卷第4期汽轮机技术V0l_52No．42010年8月TURBINETECHNOL0GYAug．2010基于HHT的汽轮机转子突发大不平衡振动时频分析卢荣军，高伟(1东南大学AMS实验室，南京210096；2东南大学火电机组振动国家工程中心，南京210096)摘要：Hilbert—Huang变换(HHT)能分析非平稳信号和非线性信号，适用于转子突发大不平衡振动时频分析。应用HHT进行转子突发大不平衡振动时频分析时，由于幅度占优的主模态分段出现导致小幅度区间的瞬时频率失去物理意义，为此提出对主模态函数加噪处理后再进行经

2、验模态分解和分段计算所得主模态瞬时频率的方法。实验数据分析结果证明该方法有效。关键词：大不平衡振动；时频分析；HHT分类号：TK268．1文献标识码：A文章编号：1001—5884(2010)04-0305-04Time—frequencyAnalysisofLargeBurstUnbalanceVibrationofTurbO．generatorRotatorbyHHTLURong．inn．GAOWei(1AMSLaboratory，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China；2Na

3、tionalEngineeringCenterofTurbo-generatorVibration，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China)Abstract：HHTcouldanalysisnonstationaryandnonlinearsignal，SOitwassuitableforthetime—frequencyanalysisoflargeburstunbalancevibrationofturbo—generatorrotator．WhenapplyingHHTtoa

4、nalyzethelargeburstunbalancevibrationofrotator，largeamplitudemodeinIntrinsicmodefunctions(IMF)presentedinsegments，andinstantaneousfrequencyofsmallamplitudemodesegmentswasphysicallymeaningless．Twomethodswereadoptedtoresolvetheproblem，onewasaddingnoisetoIMFsandthen

5、performingEmpiricalmodedecomposition(EMD)againstthemagain，theotherwascalculatingtheinstantaneousfrequencywithinsegments．Theresultoftheexperimentaldataanalysisshowedthemethodswereeffective．Keywords：largeunbalancevibration；time-frequencyanalysis；HHT数，完全根据数据自适应处理，分析

6、频带和尺度分辨率也是0前言自适应。HHT的提出被认为是近年来对以傅立叶变换为基础的线性和稳态谱分析的一个重大突破。汽轮发电机组的振动关系到机组安全稳定运行。国内本文根据转子突发大不平衡振动信号的特点，研究如何外多起轴系断裂事故的调查结果显示，这些事故都是在将Hilbert—Huang变换应用于转子突发大不平衡振动信号极短的时间内发生和完成，根据机组运行经验、振动故障诊的时频分析，并对遇到的问题提出相应的解决方法。断实践和国内外轴系破坏事故调查结果的归纳，主要原因是在机组运行中突然产生转子大不平衡引起，其中最典型的情1EM

7、D和Hilbert谱况是旋转部件在高速运转状态下发生部分质量飞脱J。由于大不平衡振动信号是强烈的非平稳信号，甚至是非线性1．1经验模态分解(EMD)的，而传统的时频分析方法如短时傅立叶分析、小波变换、EMD方法假设任何信号都可分解为不同的IMF集合，Wigner—Ville分布等不能有效处理。所包含的频率成分不仅与分析频率有关，而且随信号自身变近年出现的Hilben—Huang变换为解决这一问题带来化而变化，所以经验模态分解是自适应的信号处理方法。了希望。HHT由经验模态分解和Hilbe~变换两部分组每个IMF分量必须满

8、足下面两个条件：一是其极值点个成。其基本思想是，基于信号的局部特征时间尺度，分解原数和过零点数相同或最多相差一个；二是其上下包络线关于始信号为一系列的本征模态函数(IMF)集合，然后对每个时间轴局部对称。IMF利用解析信号相位求导计算出有意义的瞬时频率及瞬EMD的主要思想是找到能表示局部均值平均的趋势时幅值。HHT局