[发明专利]基于谐波相对指标的离心风机转子不对中故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于谐波相对指标的离心风机转子不对中故障诊断方法，本方法对离心风机滚动轴承座的多测点振动速度信号计算频谱，通过频谱校正获得准确的转频以及转频的二至四倍频特征幅值，利用转频及其谐波分量建立不对中的相对判断指标，通过相对判断指标的联合变化情况，实现离心风机不对中故障与不平衡及松动故障的区分。本发明表现形式易于理解、解释方便，克服了传统的振动频谱分析方法易受人工影响以及大量特征参数联合判断的缺陷，所提取的相对指标能够有效反映出对中故障的变化，提高诊断的准确性。

技术领域

本发明涉及机械故障诊断领域，尤其涉及一种基于谐波相对指标的离心风机转子不对中故障诊断方法。

背景技术

离心风机是冶金和电力等行业的重要辅机设备，其主要功能是保证燃料充分燃烧和废气顺利排出，具有良好运行工况的风机是主机机组安全稳定运行必不可少的条件，因此，对离心风机进行运行状态监测诊断，是冶金和电力行业设备维护与管理的一项重要内容。同其它旋转类机械相同之处在于，风机的核心部件是转子，其大多故障行为都与转子及其组件有关，因此转子故障的诊断识别又是离心风机监测诊断的核心内容。

对于滚动轴承支撑的离心风机系统来说，其主要结构形式为电机直连风机，风机与电机转速相同，对于冶金行业来说，大多数风机为悬臂结构，即主轴叶轮处于两轴承以外位置，其振动测点为轴承座上的径向振动和轴向振动。研究表明，风机主轴转子的工频类故障涉及了主轴转频及其谐波的故障，主要包括叶轮失衡故障、主轴与联轴器不对中故障及松动故障，由于悬臂结构方式，使得不平衡状态下的轴向振动也较大，往往与对中故障误判，而径向振动的谐波分量也使得对中故障表现为与松动故障类似。而现有技术主要依靠人工对频谱的变化分析，导致了不同人员可能会得到不同的结果。虽然在单方向上(如水平)的工频类故障频谱特征类似，但由振动机理可知，不对中故障的激励响应在截面不同方向上(垂直、水平及轴向)与其他故障有差异性，然而多方向的特征分析会导致提取众多的谐波特征分量，大大增加了阈值设定的困难，因此，基于多测点频谱的谐波分量，在转频及其谐波特征的基础上构建相对指标来有效反映故障的差异，从而实现不对中故障的诊断，减少人员经验对诊断结果的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于谐波相对指标的离心风机转子不对中故障诊断方法，本方法克服现有频谱分析技术的缺陷，通过基于转频及谐波特征建立评判指标，能够有效反映故障变化，实现两种转子不对中故障的诊断识别。

为解决上述技术问题，本发明基于谐波相对指标的离心风机转子不对中故障诊断方法包括如下步骤：

步骤一、在离心风机滚动轴承座上采集三个方向振动速度信号，设垂直方向为x_v(t)、水平方向为y_h(t)和轴向为z_a(t)；

步骤二、计算振动速度信号的频谱，并经频谱校正提取转频及其四次谐波幅值，其中垂直方向上转频f_v幅值为以及二倍频到四倍频幅值分别为和水平方向上转频f_h幅值为以及二倍频到四倍频幅值分别为和轴向方向上转频f_a幅值为以及二倍频到四倍频幅值分别为和

步骤三、根据提取的三个转频谐波分量幅值，计算相对指标K₀和K₁，用于衡量垂直和水平方向谐波的变化；

步骤四、以水平振动为基础，计算轴向相对振动指标K₂；

步骤五、为判断轴向谐波分量大小，计算用于评估二倍频分量的相对指标K₃；