基于声发射检测的滑动轴承故障诊断方法研究

论文摘要

滑动轴承是旋转机械的重要支撑部件,其安全稳定运行关系到整个机组的安全性和稳定性。传统的滑动轴承故障监测与诊断方法存在一些不足之处,不能良好地将故障类型与特征参数对应起来。本文采用声发射检测技术来监测和分析轴承的运行状况,找出轴承状态与声发射信号特征之间的定性或定量的关系,实现对轴承的运行工况状态进行判定。用理论方法分析了滑动轴承声发射信号的特点以及产生的机理,通过研究发现,声发射信号的能量主要来源于轴瓦与油液之间的摩擦。作为理论分析算例,本文以300MW汽轮发电机组模拟转子实验台的一个轴承为研究对象,计算了其功率损失(声发射信号能量与滑动轴承功率损失成正比)与变工况之间的关系,得出如下结论:润滑油温度升高,轴承功率损失减小;轴承载荷增大,功率损失增大;润滑油量减小,功率损失增大。分析了滑动轴承声发射信号的特点,采用小波分解和重构的方法提取轴承摩擦的声发射信号,并在此基础上采用自相关等波形分析方法以及传统特征参数等方法来分析声发射信号,以建立起轴承运行状态与声发射特征参数之间的关系。采用现场试验和实验室实验方法,找出了能有效反映轴承运行状态的声发射特征参数,如能量率、频率中心、自相关系数最大值等参数,并提出了一种新的能反映信号不稳定程度的参数——频谱能量不稳定度,并得到了升降速过程、变工况过程以及故障过程中,轴承运行状态与声发射特征参数之间的关系,建立起了滑动轴承异常工况与声发射信号特征参数之间的定性关系,并在此基础上确定了判定故障及轴承运行状态的方法及标准。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及课题背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 故障诊断的意义
• 1.1.3 滑动轴承故障诊断的意义
• 1.1.4 声发射检测技术概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 声发射检测技术的研究历史
• 1.2.2 国内外声发射检测仪器的发展现状
• 1.2.3 声发射检测技术的研究成果
• 1.2.4 声发射检测用于旋转机械状态诊断的研究
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文结构安排
• 第二章 声发射信号分析方法
• 2.1 特征参数分析
• 2.1.1 事件计数分析
• 2.1.2 能量分析
• 2.2 小波分析
• 2.2.1 基本概念
• 2.2.2 信号特征提取
• 2.3 波形分析
• 2.3.1 延时嵌陷分析
• 2.3.2 自相关分析
• 2.3.3 频谱能量不稳定度
• 2.4 滑动轴承摩擦声发射信号的提取
• 2.5 小结
• 第三章 滑动轴承声发射机理分析
• 3.1 滑动轴承声发射机理分析
• 3.1.1 干摩擦状态下的声发射机理
• 3.1.2 半干摩擦状态下的声发射机理
• 3.1.3 正常润滑状态下的声发射机理
• 3.2 滑动轴承功率损失的理论计算
• 3.2.1 计算公式推导
• 3.2.2 计算实例
• 3.3 小结
• 第四章 滑动轴承状态检测实验研究
• 4.1 滑动轴承状态检测实验方案设计
• 4.1.1 声发射检测的基本原理
• 4.1.2 滑动轴承声发射检测方案设计
• 4.2 机组启动过程中滑动轴承声发射检测实验
• 4.2.1 实验室实验
• 4.2.2 现场试验
• 4.3 停机过程中滑动轴承声发射检测实验
• 4.3.1 手动控制降速过程声发射信号特征分析
• 4.3.2 打闸降速过程声发射信号特征分析
• 4.4 定转速运行过程中滑动轴承声发射检测实验
• 4.4.1 声发射强度与润滑油温度的关系实验
• 4.4.2 声发射强度与润滑油流量的关系实验
• 4.4.3 声发射强度与轴承载荷的关系实验
• 4.5 油膜涡动与油膜振荡故障的声发射特征
• 4.5.1 油膜涡动故障的声发射特征
• 4.5.2 油膜振荡故障的声发射特征
• 4.6 小结
• 第五章 滑动轴承声发射信号特征与轴承运行工况的关系
• 5.1 升降速过程中的滑动轴承声发射特征与运行状态之间的关系
• 5.1.1 升速过程中滑动轴承声发射信号的特征
• 5.1.2 升速过程中滑动轴承声发射信号的特征与轴承运行状态之间的关系
• 5.2 定转速、变工况下滑动轴承声发射特征参数与运行参数、运行状态关系
• 5.2.1 油温变化时轴承运行状态与声发射特征参数的关系
• 5.2.2 润滑油量变化时轴承运行状态与声发射特征参数的关系
• 5.2.3 轴承标高变化时轴承运行状态与声发射特征参数的关系
• 5.3 油膜涡动时轴承声发射信号特征
• 5.3.1 油膜涡动过程中滑动轴承声发射信号的特征
• 5.3.2 油膜涡动过程中滑动轴承声发射信号的特征与轴承运行状态之间的关系
• 5.4 油膜振荡状况下的轴承声发射信号特征
• 5.4.1 油膜振荡过程中滑动轴承声发射信号的特征
• 5.4.2 油膜振荡过程中滑动轴承声发射信号的特征与轴承运行状态之间的关系
• 5.5 小结
• 总结
• 1.全文总结
• 2.研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A