盲源分离在转子复合故障诊断中的应用.pdf

第17卷增刊 振 动 工 程 学 报 V01．17 NO．S 2004年8月 ofVibration Aug．2004 Journal Engineering 盲源分离在转子复合故障诊断中的应用 荆建平 孟 光 (上海交通大学振动、冲击与噪声国家重点实验室 上海，200030) 摘 要提出了基于盲分离技术的转子复合故障诊断的新思路，采用基于统计量的解相关法对仿真得到的裂纹与 碰摩、裂纹与油膜涡动复合故障信号进行了盲分离，各复合故障的主要频谱特征被分离出来。分离结果表明：采用 盲源分离技术进行转子结构的复合故障诊断是可行的。 关键词：转子；故障；诊断；盲源分离 中图分类号：TK267 目前，对于旋转机械的故障诊断方法已经有较 选取测点，以便得到复合故障混叠后的振动信息，进 为成熟的诊断方法和理论，主要包括：频谱诊断方 而进行转子复合故障振动信号的盲分离。分别对裂 法、轴心轨迹诊断法和小波诊断法等。这些诊断方法 纹、碰摩单一故障以及裂纹与碰摩的复合故障进行 对于单一故障的诊断已有较为显著的效果[1~2]。然仿真，以便对复合故障盲源分析后进行比较。裂纹与 而，现有的诊断理论和方法基本是基于单一故障的 碰摩复合故障在一单盘对称转子上进行模拟，该转 诊断理论、试验和故障事例获得的，对于多故障共存 子两轴承处按铰支处理；转子模型见图1，具体分析 情况下的复合故障诊断还没有进行深入的研究和行 见文献1-4]，转子动力学响应的功率谱图如图2～4 之有效的诊断方法。由于多故障共存情况下，由于各 所示。 故障引发的振动信号和信息相互混叠在一起，用单 Ⅲ， ／D 一故障的诊断方法进行诊断，很难得到较为准确的 诊断效果，因此，对于复合故障旋转机械的诊断是目 前故障诊断领域的一个难点[3]。 图1转予模型 近几年发展起来的盲源分离技术，是一种具有 强大功能的新兴信号处理方法。其可以从若干个观 测到的多个信号的混合信号中恢复出无法直接观测 到的原始信号，在过去短短的十几年时间里，有关信 号盲处理的理论与算法的研究得到了较快的发展， 在分离能力、内存需求、计算量等方面得出了一些性 能各异的、有效的信号盲处理算法。 对于多故障转子而言，不同的故障，如裂纹、碰 摩等，可假设为相互独立的信号源，其产生的振动信 息经过瞬时混合作用在转子上，使转子表现出复杂 图2仅有碰摩转子响应功率谱 的动力学行为。本文试图采用盲分离技术对复合故 障转子的振动信息进行分析，分离出各故障独立于 2故障信号的分离 其他故障的特有信息，将问题简化为单一故障的诊 断，从而实现转子复合故障的诊断。 将具有碰摩和裂纹故障的转子1轴承处ny 方向的振动时域信号作为两路观测信号，并假设已 1 转子复合故障的动力学仿真 知源信号数为2，采用小节1中的基于统计量的解 相关法对两路观测信号进行盲分离，然后分别对分 首先要获得复合故障转子的动力学行为，进而 离出的两路信号进行FFT，取其功率谱如图5～图 收稿日期：2004—03—20 万方数据