针对汽轮机机组在运行过程中出现的振动故障问题,在考虑汽流激振力情况下建立了转子系统故障分析模型。通过数值分析方法,对转子故障模型进行了研究分析。结果表明在综合考虑汽流激振力作用下多种非线性因素作用时,碰摩转子系统在临界转速的混沌区域明显减小,并出现有幅值较大的1/4、3/4倍频。当裂纹深度增加时,故障转子系统的混沌区域逐渐减小;在超临界转速区域系统响应呈现出较长的周期3运动,频谱图上主要体现为3/4、2倍频。研究结果为进一步的故障问题分析诊断提供一定的理论依据。

为了提高分形维数提取碰摩故障特征的区分度和稳定性,提出了一种基于改进谐波小波和分形的算法。采用高斯包络改进的谐波小波对旋转机械信号进行处理,运用G-P关联维数计算分形维数。在Bently转子实验台上分别采集正常工况、单点碰摩、不平衡激励的碰摩三种数据,计算得出改进谐波小波处理后的关联维数能够很好的识别出故障,保真性较高,稳定性相比原始信号以及谐波小波处理信号高29.17%、14.81%以上。结果表明,改进谐波小波和分形能够更准确稳定得诊断碰摩故障信息,优于传统的关联维数算法。

建立不对中-碰摩-不平衡条件下的滑动轴承-转子系统动力学模型,综合考虑不对中、滑动轴承油膜力、转盘偏心量和碰摩等一系列强非线性的耦合。运用C语言环境下的四阶Runge-Kutta数值积分法,引入碰撞振子系统的分析方法对转子系统的碰摩分岔转迁行为进行分析,同时引入最大碰摩力和占空比概念对转子模型的参数变化引起的系统响应进行量化表征。结果表明:不对中故障导致转子系统产生2×、4×等偶数倍频率,并且2×频率幅值不随转速和系统参数的改变发生变化;轴承间隙和润滑油黏度的改变对系统响应产生了显著影响,具体表现为系统的稳定性随着轴承间隙的减小和润滑油黏度的增大而提高,特别是润滑油黏度的增大使得系统一、二阶临界转速明显增大。

引入近场波束形成法处理声发射信号,研究在小区域布置少量传感器来实现声发射源定位的新方法。首先,利用板波理论进行声发射信号传播特性研究,对比了板中声发射信号与空气中声波传播的差异性,分析了波束形成法应用于声发射源定位的问题。并在板上进行断铅实验,验证了近场波束形成法进行声发射源定位的有效性。最后,在旋转机械碰摩模拟实验台上进行了碰摩实验,利用波束形成法进行碰摩声发射源定位,所提出的方法能有效地定位旋转机械初始碰摩位置。所得结果可为声发射源定位提供一种新途径。

转子碰摩会引发转子和定子的振动，但由于转子系统的很多常见故障（如不对中、不平衡等）与碰摩故障的转子振动特征多有重复之处，在很大程度上限制了故障的有效诊断。于是以定子振动信号为诊断源，研究了碰摩故障的诊断技术。首先分析了定子振动的机理，认为碰摩时定子受到冲击力作用，会引发定子固有频率振动，提出可采用共振解调法进行碰摩故障的诊断。利用IFFT方法进行了定子固有振动信号的分离，再进行希尔伯特变换，得到其包络信号，并对其进行谱分析，从而完成分析诊断过程。最后进行了单点碰摩和局部碰摩的故障模拟实验，结果表明定子高频固有振动包络信号可以揭示碰摩故障的发生，结合角度定位信号，可以对转子碰摩故障进行定位。

针对涡轴发动机容易在转子过渡态-稳态间瞬间失衡导致碰摩现象,提出改进遗传算法优化的极限学习机诊断模型。基于某涡轴发动涡轮机匣振动信号包络曲线,仿真涡轴发动机正常状态、燃气涡轮转子碰摩状态、动力涡轮转子碰摩转态、燃气与动力涡轮转子碰摩转态4种工况的振动信号;对振动信号进行频谱分析,提取振动信号特征参数构建故障样本数据集;使用改进遗传算法优化极限学习机,并将它用于碰摩故障诊断。结果表明:训练集平均诊断准确率为96.8%、波动幅值为2.82%;测试集平均诊断准确率高达95.43%、波动幅值为0.93%,收敛误差达到0.22,验证了所提出的方法诊断准确率高、波动幅值小、误差低,适用于碰摩故障诊断。

针对转静碰摩故障的振动响应问题，采用小波基函数db6三层小波包分解和能量谱相结合的分析方法，对实测的碰摩故障信号进行频带能量特征提取。通过对仿真和实测信号进行小波包分解后作频谱分析发现：当转子发生转静碰摩故障时，频谱图中除了转子的工频外，在分频、分频倍频处引起比较稳定的分数谐波，并出现了3x等高阶倍频频率成分。在对实测信号作进一步能量谱分析时，存在碰摩特征频率的频段能量发生了变化，因此小波包能量谱分析方法能够很好地区分转子的碰摩故障。

在考虑由裂纹产生的附加刚度、滚动轴承非线性赫兹接触以及由滚动轴承支撑刚度变化而产 生的VC(Varying compliance)振动 的基础上,利用拉格朗日方程建立了滚动轴承支撑下含横向裂纹的双跨度转子模型,综合考虑离心、碰摩等故障,采用变步长Runge-Kutta法对单一及耦合故障导致的系统非线性动力学行为进行数值仿真,结合分岔图、轴心轨迹图、Poincaré截面图和三维谱图等,分析了裂纹扩展、裂纹角和滚动轴承径向间隙对系统响应的影响。结果表明,单一故障时,在超临界转速区有较大范围的混沌运动出现;耦合故障时,在亚临界转速区受不平衡旋转与VC振动的组合影响进入拟周期运动,超过临界转速后开始分频,表现出强非线性特性;裂纹较浅时对系统响应的影响不明显,裂纹较深时在高转速区系统响应变化明显;裂纹角对混沌运动影响较大、对周期运动无本质影响;系...

研究了旋转机械动静碰摩故障下转子与静子振动信号的变化规律。首先分析了碰摩转子和静子振动机理,通过实验对旋转机械在正常情况、轻微局部碰摩和严重局部碰摩三种情况下的动静件振动信号规律和特点进行分析。分析表明,静子振动信号对碰摩故障极为敏感,碰摩时静子振动信号的故障特征表现为调制特征,该特征可以较好地揭示碰摩故障的发生,为诊断碰摩故障提供了一种新思路。

通过对某电厂高压汽轮机组发生振动故障案例进行整理,归纳分析了启机和工作转速发生的典型振动问题,介绍了故障简况、振动特征、分析诊断过程和现场处理方法,可为同类型汽轮机组振动处理提供参考意见。