【正文】 信號平穩(wěn)性度量的定義及應(yīng)用的進(jìn)一步研究將是很有意義的。在邊界譜中某一頻率僅代表有這樣頻率的信號存在的可能性。 3 該方法研究的有關(guān)問題 基于經(jīng)驗(yàn)的模式分解 (EMD) 算法雖然很有效，但由于是一種新的信號分析方法，正在迅速發(fā)展之中，因此還有許多工作需要去做，至少對下述問題的研究是有意義的 在這種新的時(shí)頻分析方法中。可變的幅度與瞬時(shí)頻率不但很大地改進(jìn)了信號分解或展開的效率，且使這種分解方法可以處理非平穩(wěn)數(shù)據(jù)。該準(zhǔn)則可 以通過限制兩個(gè)連續(xù)的處理結(jié)果之間的標(biāo)準(zhǔn)差的大小來實(shí)現(xiàn)。 Huang(1996)提出了把信號分解為基本模式分量的算法 —— 基于經(jīng)驗(yàn)的模式分解 (EMD)算法，也被稱為篩選過程，思路如下 : 找到信號中的所有局部極值點(diǎn)，其中所有的局部最大值被一個(gè)三次樣條連接成為上包絡(luò)，同理，局部最小值產(chǎn)生下包絡(luò)，上下包絡(luò)應(yīng)將所有的數(shù)據(jù)都包含在它們之間。 1 瞬時(shí)頻率與希爾伯特變換 對任何處理非平穩(wěn)信號的時(shí) 頻分析方法，頻率必須是時(shí)間的函數(shù) 。若一個(gè)局部事件發(fā)生在低頻段，仍需被迫到高頻段才能找出它的痕跡，這種方法有時(shí)會造成混淆。此外，其時(shí)間分辨率和頻率分辨率不可能同時(shí)達(dá)到最佳，這就是關(guān)于時(shí)頻關(guān)系的不確定性原理。其幅值 (嚙合力的大小 ) 則由每轉(zhuǎn)四次的周期為 200HZ 所調(diào)制 (因?yàn)橛兴膫€(gè)輪幅的影響 )。 用倒頻譜診斷齒輪故障 對于高速大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其旋轉(zhuǎn)狀況是復(fù)雜的，尤其當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)不對中，軸承或齒輪的缺陷、油膜渦動、磨擦、陷流及質(zhì)量不對稱等現(xiàn)象時(shí)，則振動更為 復(fù)雜，用一般頻譜分析方法已經(jīng)難于辯識 (識別反映缺陷的頻率分量 )，而用倒頻譜，則會增強(qiáng)識別能力。 （ 2).倒頻譜的應(yīng)用 分離信息通道對信號的影響 27 圖 對數(shù)功率譜關(guān)系圖。也即ω從 0→∞變化時(shí)，幅值 M(ω )總是等于 l，相角φ (ω )與ω成比例變化，當(dāng)ω→∞時(shí)，φ (ω ) → ∞。當(dāng)ω→∞時(shí)， M(ω )→ 0，φ (ω ) →1800。微分環(huán)節(jié)是一個(gè)相位超前環(huán)節(jié) [φ(ω )＝ +900]。 1．比例環(huán)節(jié) 比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 G(s)＝ K 所以比例環(huán)節(jié)的頻率特性為 G(jω )＝ K 十 j0＝ 0jKe (5— 13) 其頻率特性極坐標(biāo)圖如圖 52 所示。如圖 5— 1(a)中 G(jω )曲線所示。因此，在工程上，常常將 )(?M 和)(?? 分別表示在兩個(gè)圖上，且由于這兩個(gè)圖在刻度上的特點(diǎn)，被稱作對數(shù)幅頻特性圖和對數(shù)相頻特性圖。 (6)伯德圖是與奈氏圖對應(yīng)的另一種頻域圖示方法，繪制伯德圖 比繪制奈氏圖要簡便得多。頻率特性可以由實(shí)驗(yàn)方法求出，這對于一些難以列寫 17 出系統(tǒng)動態(tài)方程的場合，頻 域分析法具有重要的工程實(shí)用意義。 控制系統(tǒng)型號或無差度的定義 16 系統(tǒng)跟蹤輸入信號的能 力主要取決于開環(huán)傳遞函數(shù)中所包含的積分環(huán)節(jié)的數(shù)目。 ? 當(dāng) ζ =1 時(shí)，系統(tǒng)為臨界 阻尼狀態(tài)，這是總能保持系統(tǒng)的輸出值小于 1 的最小阻尼值。因而，不存在超調(diào)量。 特殊情況（ 2）：勞斯表 中某一行的數(shù)全為 0 解決辦法 ： 用上一行的數(shù)構(gòu)成輔助多項(xiàng)式，將輔助多項(xiàng)式對變求導(dǎo)得到一個(gè)新的多項(xiàng)式。但直接檢查全 部特征根是否都具有負(fù)實(shí)部是困難的。由于時(shí)域分析是直接在時(shí)間域中對系統(tǒng)進(jìn)行分析的方法，所以時(shí) 域分析具有直觀和準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。既要考慮原有數(shù)值的大小，更要考慮其變化量的大小，最重要的還是看其當(dāng)前數(shù)值的大小。 （ 2） 故障類型的診斷 發(fā)生了什么類型的故障，是何種原因所造成的故障 ， 是故障診斷的核心。由 于傅立葉分析方法無法分析突變信號和非平穩(wěn)信號。 （ 2） 智能 診斷 技術(shù) 隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)的發(fā)展，設(shè)備復(fù)雜程度增大，對設(shè)備的運(yùn)行要求也不斷提高，就促使診斷技術(shù)向智能化、自動化方向發(fā)展。支承系統(tǒng)結(jié)合面間隙過大， 緊力不足，在外力或溫升作用下產(chǎn)生間隙，固定螺栓強(qiáng)度不足導(dǎo)致斷裂或缺乏防松措施造成部件松動，基礎(chǔ)施工質(zhì)量欠佳等都是造成松動的常見原因。 目前，可以使用 2130 振動專家診斷系統(tǒng)、 V B 3000 振動診斷專家診斷系統(tǒng)對滑動軸承振 動數(shù)據(jù)予以采集，并通過 PC 顯示軸心軌跡圖，能準(zhǔn)確識別滑動軸承振動故障。 （ 4） 油膜軸承的故障機(jī)理與診斷 隨著工作轉(zhuǎn)速的升高，半速渦動頻率也不斷升高，頻譜中半頻諧波的振幅不斷增大，使轉(zhuǎn)子振動加劇。 消除此故障引起的振動策略： 消除低 /發(fā)轉(zhuǎn)子連接偏心，增加軸瓦油膜剛度，調(diào)整軸系平衡 [7]。 （ 2） 轉(zhuǎn)子 不對中故障 轉(zhuǎn)子不對中包括軸承不對中和軸系不對中兩種情況。例如，在檢測汽輪機(jī)碰摩信號時(shí)，由于它是不穩(wěn)定的，而且重要的頻率信號在幾百 Hz 范圍內(nèi)不均 6 勻分布，因此 STFT 很難精確確定窗口的大小，頻率信息提取的精確性也就受到很大限制。此外，在歐洲還有許多著名的故障診斷公司，如丹麥的 Bamp。 國內(nèi)外汽輪機(jī)組故障診斷處理發(fā)展?fàn)顩r 我國對于故障診斷的研究開始于八十年代，初期主要應(yīng)用于石化、鋼鐵行業(yè)，在九十年代以后，這一技術(shù)迅速的應(yīng)用到我國工業(yè)領(lǐng)域。蒸汽參數(shù)越高，容量越大，汽輪發(fā)電機(jī)組的故障就越復(fù)雜。在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，偏心的質(zhì)量是轉(zhuǎn)子產(chǎn)生離心力，此離心力在任何一個(gè)通過旋轉(zhuǎn)中心線的靜止平面上投影是一個(gè)周期性簡諧外力，這一簡諧外力就會引起轉(zhuǎn)子振動的激振力。全國各電網(wǎng)中在役大機(jī)組出現(xiàn)振動故障影響電力生產(chǎn)的事更是屢屢發(fā)生。 從本世紀(jì) 70年代起，隨著人工智能理論、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)理振動故障診斷技術(shù)向自動化、智能化發(fā)展提供了重要的先決條件。然而，快速傅里葉變換的產(chǎn)生，使得傅里葉變換大為簡化，在不犧牲耗電量的條件下提高了系統(tǒng)的運(yùn)算速度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的綜合能力，提高了運(yùn)算速度，因此快速傅里葉變換在生產(chǎn)和生活中都有著非常重要的作用，對于學(xué)習(xí)掌握都有著非 常大的意義。 1 摘要 汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組是電力生產(chǎn)重要設(shè)備，由于其設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和運(yùn)行環(huán)境的特殊性，汽輪發(fā)電機(jī)組的故障率一直比較高，故障危害性也大。 關(guān)鍵詞：故障診斷 振動監(jiān)測 汽輪機(jī) 快速傅里葉變換 2 ABSTRACT: KEYWORD: 目錄 3 摘要 ABSTRACT 第一章 緒論 4 汽輪機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷的概況 ................................................................... 4 汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組故障診斷處理的意義 ................................................................... 4 國內(nèi)外汽輪機(jī)組故障診斷處理發(fā)展?fàn)顩r ............................................................... 5 快速傅 立葉變換（ FFT）應(yīng)用于汽輪機(jī)故障診斷的簡介 ........................................ 5 第二章 汽輪發(fā)電機(jī)組常見的故障診斷技術(shù) ................................................................... 7 汽輪機(jī)組常見的故障類型及產(chǎn)生的原因 ............................................................... 7 常見故障診斷技術(shù)與方法的介紹 .......................................................................... 8 故障診斷的步驟 ................................................................................................... 9 第三章 簡介幾種信號處理方法 .............................................................................11 ........................................................................................................11 ....................................................................................................... 16 ................................................................................................... 25 ....................................................................................................... 30 .............................................................................. 30 1 短時(shí)傅立葉變換 ................................................................................................... 30 2 WignerVille 分布 ............................................................................................. 30 3 小波分析 ............................................................................................................. 30 基于經(jīng)驗(yàn)的模式分解及其希爾伯特變換譜 ................................................. 31 1 瞬時(shí)頻率與希爾伯特變換 ..................................................................................... 31 2 基于經(jīng)驗(yàn)的模式分解 (EMD)及希爾伯特時(shí)頻譜 ....................................................... 32 3 該方法研究的有關(guān)問題 ........................................................................................ 33 4 希爾伯特譜的邊界譜特性 .............................................................................. 34 第四章 快速 傅里葉變換 ............................................................................................ 35 引言 ................................................................................................................. 35 傅立葉分析的類別及其聯(lián)系 ............................................................................... 36 連續(xù)非周期信號的傅立葉變換 .................................................................. 36 離散周期信號的傅立葉級數(shù) ...................................................................... 36 離散非周期信號的傅立葉變換 .................................................................. 37 離散傅立葉變換 .................................