文档介绍：第卷第期汽轮机技术.
年月.
基于的汽轮机转子突发大不平衡
振动时频分析
卢荣军,高伟
东南大学实验室,南京;东南大学火电机组振动国家工程中心,南京
摘要:—变换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
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;
分类号:. 文献标识码: 文章编号:—
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数,完全根据数据自适应处理,分析频带和尺度分辨率也是
前言自适应。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—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,其中最典型的情和谱
况是旋转部件在高速运转状态下发生部分质量飞脱。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. 经验模态分解
的,而传统的时频分析方法如短时傅立叶分析、小波变换、方法假设任何信号都可分解为不同的集合,
—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—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。由经验模态分解和变换两部分组每个分量必须满足下面两个条件: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集合,然后对每个时间轴局部对称。
利用解析信号相位求导计算出有意义的瞬时频率及瞬的主要思想是找到能表示局部均值平均的趋势
时幅值。局部性能良好而且是自适应的,对非平稳信号项,从而识别出骑行波。方法用信号包络的点对点平
韭线:比信呈都能进在,玉需事先定义合适的分析基函均作为局部均值。信号和局部均值的差代表一种信号模式。
收稿日期:.
作者简介:卢学军一,男,安徽芜湖人,副教授,研究方向:测试技术与仪器。
汽轮机技术第卷
局部均值可能仍包含骑行波,模式分解过程一直循环继续直点,再用样条函数通过所有极大值点生成包络,用
到局部均值信号里不存在骑行波。这就是“筛分”对此归一化,
方法。根据已有的经验,即使对非常复杂的随机信号,也可
以分解为较小数目的有限个之和,具体过程参见文献器
。筛分结束后获得。就是所有局部极值为单位量的载波函数,从而将调频
信号和调幅信号从中完全分离开来。
￡∑
其中,,为各阶函数; 为残留的趋势项。每一个大不平衡振动信号分析
都不再含有骑行波,那么对每一个使用变换就
可能获得精确的局部频率。为了模拟转子突发大不平衡振动,使用了小型转子实验
. 谱台来获取数据,试验台配置如图所示。模拟的现象是转子
对于任何￡∈,它的变换是: 突然发生质量飞脱。
,￡:
是柯西主值。利用和它的变换可定义解
析函数
:: “
则有
, 上图试验用小型转子实验台
使用量程的涡流位移传感器来测量轴振,传感器
是瞬时幅度;是瞬时相位。瞬时频率可定义为灵敏度是/,由东南大学测振仪器厂生产。数据采集
鲁器采用美国—公司的通道动
态信号采集分析仪。
直接从解析信号中获得的相位函数可能表现出不同的
实验条件:转子运转在/附近,采样频率
进化方向和/或多个转动中心,从而瞬时频率出现负频率,使
,采样点数为。突发不平衡量为.。所测信
瞬时频率失去物理意义。
号持续时问.。测得的垂直方向上的轴振位移信号如图
经分解后,每一个都可认为是一个调幅信号
和调频信号的复合,可表示为。对
第个的实信号,使用式定义的变换,
可得,使用式、式就可相应定义瞬
时幅度和瞬时频率。当用时间一频率平面来表示幅值的变
化∞,时,就称为谱。
使用方法实现的瞬时幅度和瞬时频率基于由第
个经验模态表征的特征时间尺度上的局部振荡,增加了瞬时
图轴振位移信号
频率