[发明专利]一种可拆卸盘鼓型转子装配松动故障定量识别方法

说明书

技术领域

本发明属机械故障诊断领域，具体涉及可拆卸盘鼓型转子装配松动故障的定量识别方法。

背景技术

可拆卸盘鼓型转子是指通过拉杆螺栓将各自独立的轮盘压紧在一起使之成为一个整体转子的结构，由于其具有重量轻、强度好、各轮盘材料选择灵活等优点而成为了燃气轮机、航空发动机等大型动力装备中广泛采用的转子结构形式。

目前，国内外对可拆卸盘鼓型转子的研究较少，多数仍以整段或套装的连续转子对待，忽略了各轮盘间以及拉杆螺栓与轮盘间的接触效应，或简单地用修正刚度系数的办法进行处理，缺乏合理有效的力学模型。由于各轮盘间以及拉杆螺栓与轮盘间的接触效应，使得可拆卸盘鼓型转子的动力学特性非常复杂，由其引发的各类故障一直威胁着燃气轮机、航空发动机等大型动力装备的安全运行与经济效益。

由于拉杆螺栓的预紧力对可拆卸盘鼓型转子的动力学特性有重大影响，在装配过程中，根据设计要求需要各个拉杆螺栓的预紧力保持一致。但是目前拉杆螺栓的装配主要采用手工方式，装配质量大都依赖于装配工人的操作经验和熟练程度，导致各个拉杆螺栓产生的预紧力存在不一致现象；此外，可拆卸盘鼓型转子在服役中受到复杂载荷与运行条件的影响，其装配状态也会逐渐发生退化，从而最终造成燃气轮机、航空发动机等大型动力装备在运行过程中出现装配松动和振动超标等故障事故。因此，可拆卸盘鼓型转子装配松动是燃气轮机、航空发动机等大型动力装备中常见易发的故障之一。所以，对可拆卸盘鼓型转子的装配松动故障进行识别对于提高燃气轮机、航空发动机等大型动力装备的运行安全与经济效益具有重大意义。

多个等带宽且相互衔接的不同频带的动态响应子信号的相对能量，描述了可拆卸盘鼓型转子的动态响应信号在相应频带中的能量占信号总能量的比率，因而在处理可拆卸盘鼓型转子装配松动故障时的动态响应信号方面具有突出的优势，各个频带的相对能量可以表征可拆卸盘鼓型转子装配松动故障特征。

归一化信息熵可以度量可拆卸盘鼓型转子动态响应信号的不规则性和复杂性。当可拆卸盘鼓型转子发生装配松动故障时，其动态响应信号中含有较多由于松动而产生的非线性、非平稳响应信息，响应信号能量分布的频带展宽，因而各种信号频率成分越接近等概率分布则其归一化信息熵越大；而当可拆卸盘鼓型转子装配合格时，其动态响应信号中以转子固有频率等响应信息为主，响应信号能量分布的频带相对集中，因而其概率分布比较确定则其归一化信息熵较小。所以对于拉杆螺栓预紧力由小到大的物理变化规律，归一化信息熵具有由大到小的一致性变化规律。根据归一化信息熵，转换为可靠度R作为评价指标，可以定量评估可拆卸盘鼓型转子装配质量，识别可拆卸盘鼓型转子装配松动故障。R值大，表明可拆卸盘鼓型转子装配质量好；反之，R值小，表明可拆卸盘鼓型转子装配质量差，转子发生装配松动故障。

发明内容

本发明的目的是提供一种可拆卸盘鼓型转子装配松动故障定量识别方法。该方法通过对可拆卸盘鼓型转子动态响应信号计算多个等带宽且相互衔接的不同频带的动态响应子信号的相对能量，然后定义一种能够用同一尺度量化可拆卸盘鼓型转子装配松动故障的指标——归一化信息熵，根据所获得的归一化信息熵转换为可靠度R作为评价指标，定量评估可拆卸盘鼓型转子装配质量，识别可拆卸盘鼓型转子装配松动故障。该检测方法结果可靠，实时性好，简单易行，通用性强，适用于现场监控可拆卸盘鼓型转子的装配质量，提高可拆卸盘鼓型转子的运行可靠性。

本发明的技术方案是这样解决的：

1)对可拆卸盘鼓型转子动态响应信号计算多个等带宽且相互衔接的不同频带的动态响应子信号的相对能量；

所述的对可拆卸盘鼓型转子动态响应信号计算多个等带宽且相互衔接的不同频带的动态响应子信号的相对能量，包括以下步骤：

对多个等带宽且相互衔接的不同频带的动态响应子信号X_i(i＝1，2，…，m，m为正整数)分别计算其相对能量值