全频谱进动分析方法研究及其在故障诊断中的应用

摘要

旋转机械在各类机械设备中数量最多、应用最广，是工厂中的关键设备，因此研究旋转机械的故障诊断技术具有重要的地位和作用。
　　 全频谱进动分析方法能得到振动矢量信号的进动方向，这是常规频谱分析法无法得到的重要信息。在已发表的论文里，此类文章很少，大多只是方法的介绍，没有进行诊断原理分析和诊断效果的比较。
　　 论文以滑动轴承旋转机械为研究对象，采用理论推导、方法研究、计算机仿真、实验研究和对比分析相结合的研究方法，对全频谱进动分析方法从原理到实现方法进行了较深入的研究。
　　 利用因故障而产生的周期激励作用下各向异性的转子振动微分方程推导了全频谱实现进动分析的原理和方法，通过仿真分析验证了关于全频谱进动分析原理推导的正确性，并用比值校正法提高分析精度。通过研究表明，转子的轴心轨迹可分解成各阶进动，而通过全频谱分析，可直接提取出各阶正反进动分量的幅值和相位。
　　 对转子不平衡、不对中、碰摩、油膜涡动和油膜振荡等典型故障的故障模型进行机理分析，特别针对支承为各向异性的情况对转子在各故障状态下的受力和运动方程进行推导，分析进动特征和故障征兆。通过RK4转子试验台上的实验，验证机理分析的结论，总结各故障下的进动特征，分析表明利用特征频率、正反进动分量关系和各阶进动分量随转速的变化趋势，可以很好地区分各故障。
　　 最后用全频谱进动分析方法辅以其它故障诊断方法，对广东某电厂出现振动幅值过高报警的燃汽轮机发电机组，较好地做出了诊断，并已被企业验证。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的研究内容与方法

第二章 全频谱进动分析原理与精度分析

2.1 进动分析原理

2.2 全频谱进动分析的原理与全频谱图的作法

2.2.1 全频谱实现进动分析的原理

2.2.2 全频谱作法与仿真验证

2.3 全频谱进动分析方法精度分析

2.3.1 离散频谱校正方法概述

2.3.2 应用比值校正法提高全频谱进动分析方法精度

2.4 本章小结

第三章 故障机理和进动特征分析

3.1 不平衡故障机理和进动特征分析

3.1.1 故障机理

3.1.2 特征分析

3.2 不对中故障机理和进动特征分析

3.2.1 故障机理

3.2.2 特征分析

3.3 转子碰摩故障机理和进动特征分析

3.3.1 故障机理

3.3.2 特征分析

3.4 油膜涡动与油膜振荡故障机理和进动特征分析

3.4.1 故障机理

3.4.2 特征分析

3.5 本章小结

第四章 故障模拟试验与机理分析验证

4.1 试验台架和仪器设备

4.2 转子不平衡实验

4.2.1 实验过程

4.2.2 特征总结

4.3 转子不对中实验

4.3.1 实验过程

4.3.2 特征总结

4.4 转子碰摩实验

4.4.1 实验过程

4.4.2 特征总结

4.5 油膜涡动和油膜振荡实验

4.5.1 实验过程

4.5.2 特征总结

4.6 本章小结

第五章 全频谱进动分析方法对比与工程应用实例

5.1 全频谱进动分析方法与其它诊断方法对比

5.2 燃气轮机发电机组故障诊断

5.2.1 实验布置

5.2.2 振动数据分析

5.2.3 案例总结

5.3 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢