旋转机械碰摩故障声发射信号的特征识别研究
金志浩1，刘俊煊1，金文1， 闻邦椿2
(1．沈阳化工学院机械工程学院，辽宁沈阳110142；2．东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110004)
摘 要：利用碰摩试块通过悬臂转子试验台模拟310 r／min下旋转机械的间歇碰摩故障，并用声发射仪分别在有碰摩试块和无碰摩试块两种情况下对相应的声发射信号进行采样，对其波形和时频特征进行分析。结合声发射突发型信号的特点，利用小波变换方法对声发射信号的时频特征进行定量分析。通过db10小波函数对有碰摩试块和无碰摩试块两种情况下的信号进行尺度为5的小波分析，结果表明：转子发生碰摩时，d2尺度上的特征频率在335-365kHz之间，d3尺度上的特征频率在240～280 kHz之间。
关键词：旋转机械；碰摩；声发射；特征识别
中图分类号：TN911.72 文献标识码：A
旋转机械如汽轮机、压缩机、风机等在电力、能源、交通、国防及石油化工等领域中发挥着无可替代的作用【lI．一旦设备发生故障，设备维修和停机将造成巨大的经济损失和社会危害，因此对旋转机械的运行实施有效的监测和诊断非常必要．国内外学者对此进行了大量的研究…2．故障特征识别是进行旋转机械运行监测和诊断的基础．旋转机械常见故障之一的碰摩是设备在运行过程中由于不平衡、不对中、热弯曲等原因引起的转子与定子之间的碰撞摩擦，轻者使机组发生强烈振动，严重的可造成转轴永久性弯曲，甚至整个轴系毁坏．关于转子碰摩现象的研究，一些学者作了部分研究工作．理论仿真方面，Muszynska[3J讨论了摩擦转子与振动有关的现象；Lin[4 J等讨论了转速、间隙、阻尼系数、摩擦因数以及边界刚度对碰摩的影响；罗跃刚引研究了非线性转子系统由于非线性刚度、碰摩和松动耦合故障引起的分岔与混沌行为．实验研究方面，崔淼等蚓6分别采用铜、铁、钢和铝材料制成碰磨装置进行实验，并分析不同材料对系统碰摩响应影响；吴峰崎等【7 J研究了碰摩故障和噪声信号之间的关系；Xingjian Dai等恻研究了碰摩引起的自激振动问题．对碰摩故障的声发射信号特征分析与提取方面的研究报道甚少．在实际工程应用中，声发射信号多伴随干扰
噪声，如环境噪声、电子仪器带来的噪声等．要从接收到的信号中提取出人们真正感兴趣的声发射信号，首先要排除其中掺杂的各种干扰信号．
近年来，小波分析开始应用于声发射领域的研究，并取得了一定进展．小波分析突破了传统信号处理方法的局限，提供一种自适应的时域和频域同时局部化的分析方法，无论分析低频或高频局部信号，它都能自动调节时．频窗，以适应实际分析的需要．小波分析的快速算法为分析和解决实际问题带来极大的方便．本文尝试利用碰摩故障的声发射信号通过小波分析来提取碰摩故障的特征，为碰摩故障的诊断提供新的方法．
旋转机械碰摩故障声发射信号的特征识别研究全文
