[发明专利]转轴振动信号中摩擦故障特征高效提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种转轴振动信号中摩擦故障特征提取方法。

背景技术

为了防止蒸汽、压缩空气、润滑油等工作介质外漏，汽轮机、发电机、燃气轮机、压缩机、泵、风机等各类旋转机械在转轴、叶尖和轴承两侧都安装了各类密封，动静部件之间的间隙较小，运行中很容易发生动静部件之间的摩擦。摩擦故障发生后，机组振动会增大，影响机组安全稳定运行，严重时将会导致大轴弯曲、轴瓦碎裂等恶性事故的发生。据不完全统计，国内电力系统汽轮发电机组70%以上的弯轴事故是由于摩擦故障所引起的。摩擦故障的高效监测、分析及诊断方法对于旋转机械的安全运行至关重要。

目前摩擦故障的监测和分析方法主要有：（1）热效应法。摩擦发生后转轴表面一周摩擦轻重程度不同，由此会形成温差导致转子出现热变形。监测热变形引起的振动变化量可以帮助分析和判断摩擦故障。这种方法在汽轮发电机组上得到广泛应用。这种方法的有效程度与摩擦轻重程度很有关，故障早期很难准确判断。汽轮发电机组等旋转机械还存在由于其它因素所引起的热变形故障，摩擦和这些因素之间的特征很相似，很难区分开来，从而影响了方法的准确性。（2）时域法。根据波形和轴心轨迹特征判断。在摩擦冲击力作用下，波形上有可能会出现毛刺等现象，轴心轨迹有可能会变得紊乱。摩擦力很大时，上述现象有可能出现，但此时摩擦已经进入了中晚期，丧失了摩擦故障诊断的最佳时机。（3）频谱法。在大的冲击力作用下，系统变为非线性，振动信号中会出现二倍频和三倍频等高频分量，根据振动信号频谱中高频分量的变化可以判断摩擦故障。当摩擦力比较大时，上述频率特征有可能出现。早期摩擦状态下，频率特征不是很明显。（4）力传感器法。在摩擦件的背部安装力传感器，摩擦时力传感器会感受到冲击力信号，由此判断摩擦故障。这种方法主要用于实验室，无法应用于工程实际。

在摩擦故障的中、晚期，摩擦特征比较明显，上述方法大多能判断出故障。早期或轻微摩擦时，摩擦力比较小，热变形较小，对转轴振动波形的影响也比较小，波形畸变和频谱等特征并不明显。

发明内容

本发明提出一种转轴振动信号中摩擦故障特征高效提取方法，该方法可以有效地放大早期摩擦故障特征，提高早期摩擦故障的诊断准确率。

为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案：旋转机械动静摩擦故障特征高效提取方法，包括如下步骤：

1）在转轴上固定反光条，对准反光条固定的光电传感器用于测量转速脉冲信号；沿轴向方向选择多个监测截面，分别安装涡流传感器，涡流传感器检测转轴振动信号，转轴振动信号记为：y(t)；转速脉冲信号作为多个测点的转轴振动信号的分析基准；

2）将实测转轴振动信号y(t)对时间做两次微分，得到

y·(t)=y(t+1)-y(t)Δt,]]>y··(t)=y·(t+1)-y·(t)Δt;]]>

其中，Δt为采样时间间隔；