转子系统故障诊断

摘要现代机械设备发展的一个明显的趋势是向大型化、高速化、连续化和自动化的方向发展。

由此而导致设备的功能越来越多，性能指标越来越高，组成和结构越来越复杂，同时对设备管理与维修人员的素质要求也越来越高。

保证高效、安全生产，减少设备特别是重要设备因故障引起的停机时间，是企业提高经济效益和社会效益的前提，而设备状态监测与故障诊断技术将为此提供一个有效的解决途径。

在机械学领域内，机械故障诊断技术可谓是一项富有活力的新技术。

近三十年来，随着微电子技术，计算机技术以及由此而引发的信息技术革命向古老传统机械科学领域的渗透，机械故障诊断技术应运而生。

近年来，工业界、学术界对现代机械故障诊断技术认识的深化与日俱增。

本论文以转子为主要研究对象，对其振动监测及故障诊断的技术进行了分析研究。

根据故障诊断的基本工作原理，基于MATLAB系统对转子系统产生的振动信号进行采集、存取并进行时频域分析。

在此基础上更利于旋转机械故障的诊断与处理从而减少机械故障给生产带来的损失关键词：转子；旋转机械；故障诊断；MATLABAbstractThe development of modern machinery and equipment is a cleartrend is the large-scale,high-speed,continuous and automaticdirection.Thus cause the device to more and more functions,more and more high performance,composition and structure of more complex,while the equipment management and maintenance staff,the quality requirements are also ncreasing. Ensure the efficient and safe production, it is important to reduce the equipment, particularly equipment downtime caused by failures, economic and social benefits of enterprise to improve the premise, and equipmentcondition monitoring and fault diagnosis technology would providean effective solution.In the field of mechanics, machine fault diagnosis techniques can be described as a dynamic new technology. Past three decades, with the micro-electronics technology, computer technology, and thustriggered the ancient tradition of the information technology revolution to the penetration of mechanical science, mechanical fault diagnosis technology came into being. In recent years, the industrial sector, academia, fault diagnosis technology of modern machineryand deepens the understanding growing.In this thesis, the rotor as the main research object, its vibration monitoring and fault diagnosis techniques are analyzed. Faultdiagnosis based on the basic working principle of the rotor systembased on MATLAB system vibration signals generated byacquisition, access and the time and frequency domain analysis. On this basis, more conducive to rotating machinery fault diagnosis andtreatment thereby reducing mechanical failure caused the loss to the production.KeyWords: rotor, rotating machinery, fault diagnosis, MATLAB目录摘要 (I)Abstract (I)1 绪论 (1)1.1 课题的研究背景和研究意义 (1)1.2 机械设备诊断技术的意义 (2)1.3 机械设备故障诊断的基本方法 (4)1.4转子诊断技术与应用现状 (5)1.5转子故障诊断技术的发展方向 (7)1.6本课题主要研究内容 (7)本章小结 (8)2 旋转机械典型故障的研究与诊断实例 .............................................................- 9 -2.1 旋转机械的典型故障原因及特征分析 .....................................................- 9 -2.1.1 转子不平衡(失衡) .............................................................................- 9 -2.1.2 转子不对中 .....................................................................................- 12 -2.1.3 基座或装配松动 .............................................................................- 14 -2.1.4 油膜涡动及油膜振荡 .....................................................................- 14 -2.1.5 旋转失速和喘振 .............................................................................- 14 -2.2 电动机转子系统振动监测及故障诊断的技术研究 ...............................- 14 -本章小结 ..........................................................................................................- 16 -3 转子的故障信号分析处理 .. (17)3.1 信号的频域分析方法 (17)3.2 转子故障的判断标准 (21)3.2.1 按轴承振幅的评定标准 (22)3.2.2 按轴承烈度的评定标准 (23)3.2.3 按轴振幅的评定标准 (25)3.2.4 其他有关标准 (26)4 故障诊断系统总体设计 ...................................................................................- 29 -4.1 Matlab软件简介........................................................................................- 29 -4.2 转子故障诊断系统总体设计 ...................................................................- 31 -4.2.1 系统界面子系统 .............................................................................- 31 -4.2.2 数据加载子系统 .............................................................................- 32 -4.2.3 时域分析子系统 .............................................................................- 32 -4.2.4 频域分析子系统 .............................................................................- 33 -4.2.5 打印子系统 .....................................................................................- 35 -5 结论 (36)致谢 (37)参考文献 (38)1 绪论1.1 课题的研究背景和研究意义航空发动机、汽轮机、压缩机、风机、水泵等旋转机械，在国防、能源、电力、交通、机械和化工等领域中广泛应用并发挥着重要作用。

故障诊断实验之转子故障实验目的：了解转子常见的故障特征实验仪器：转子试验台，电涡流传感器信号采集与分析如下：（一）不平衡故障：Matlab 代码%XY方向的振动信号显示subplot(2,1,1);plot(r1x600);title('x方向位移');subplot(2,1,2);plot(r1y600);title('Y方向位移');%XY的轴心轨迹显示plot(r1x600,r1y600);title('轴心轨迹')%X方向信号的频谱分析t1=1/SampleFrequency:1/SampleFrequency:DataCount/SampleFrequenc y;subplot(2,1,1);plot(t1,r1x600);title('X方向位移信号')N=length(t1);subplot(2,1,2);plot((-N/2:N/2-1)*2000/N,abs(fftshift(fft(r1x600,N)))*2/N)title('x方向频谱图')axis([0 50 0 100]);% Y方向信号的频谱分析t1=1/SampleFrequency:1/SampleFrequency:DataCount/SampleFrequenc y;subplot(2,1,1);plot(t1,r1y600);title('Y方向位移信号')N=length(t1);subplot(2,1,2);plot((-N/2:N/2-1)*2000/N,abs(fftshift(fft(r1y600,N)))*2/N)title('Y方向频谱图')axis([0 50 0 100]);实验数据分析：600转时的X,Y位移信号600转时的轴心轨迹X方向振动频谱Y方向振动频谱1200转时的XY位移信号：1200转时的轴心轨迹1200转时的频谱分析1800转时的XY位移信号：1800转时的轴心轨迹1800转时的频谱分析：转子不平衡故障实验结论：（1）X,Y方向振动的时域波形近似为正弦波（2）从频谱图上观察发现能量集中在基频，会出现小的高次谐波（如图600转时能量集中在10HZ，1200转时能量集中在20HZ，1800转时能量集中在30HZ，且在二倍频三倍频上有微小分量）（3）转子轴心轨迹近似椭圆（1800转时椭圆扭曲情况较为严重）（4）振动强烈程度随转速变化㈡不对中故障Matlab代码：同不平衡故障实验数据分析：1200转时的时域波形：1200转时的轴心轨迹1200转时的频谱分析X方向Y方向1500转时的时域波形1500转时的轴心轨迹1500转时的频谱分析X方向Y方向1800转时的时域波形1800转时的轴心轨迹1800转的频谱分析X方向Y方向转子不对中故障实验结论：（1）时域波形为两个正弦信号的叠加（2）频谱上能量集中在一倍频和二倍频，这是由于联轴器的转频为转子转频的二倍（3）轴心轨迹为8字形或香蕉形（4）从本次实验结果来看，1500转时不对中信号最明显，即不对中状态受到转速的影响㈢动静碰磨故障Matlab代码：同不平衡故障实验数据分析：600转时的时域波形600转时的轴心轨迹600转时的频谱分析X方向Y方向1200转时的时域波形1200转时的轴心轨迹1200转时的频谱分析X方向Y方向1800转时的时域波形1800转时的轴心轨迹1800转时的频谱分析X方向Y方向转子动静碰磨故障实验结论：（1）时域波形为正弦波与噪声的叠加（2）轴心轨迹不规则扩散，且有突变点（3）能量分布较为分散，一倍频，二倍频，三倍频均匀能量分布小结：通过本次实验，我对转子故障特征的认识更为深刻，对测试系统如何搭建，信号如何处理有了初步的了解，通过用matlab分析采集的信号，实践结合理论，印证了课堂上讲述的知识，感觉收获很多。