基于阵列信号处理的转子系统动静碰摩声发射源定位技术

【摘要】：动静碰摩是旋转机械常见故障之一,在汽轮机机组的运行中,碰摩导致转子振动非常复杂,也是导致转子系统失稳的重要原因。当碰摩发生时,碰摩处由于弹性形变而产生应力波的发射,即产生转子碰摩声发射现象,因此可以利用蕴含丰富碰摩信息的声发射信号来对碰摩故障进行识别和诊断,这对于保证旋转机械的安全运行有着重要的意义。为了对动静部件碰摩产生的声发射信号有更好的理解,本文首先分析了声发射传播的基本特点,利用固体弹性波动理论在ANSYS/LS-DYNA软件中建立声发射信号传播的有限元模型,研究了在钢平板模型中声发射信号传播路径；信号在时域和频域动力响应情况；以及信号携带能量的衰减规律。为了高效利用阵列信号处理的方法来对碰摩故障进行定位,本文首先建立基于阵列信号的远、近场模型,用仿真的方法直观的比较了常规波束形成法和MUSIC算法源定位分辨能力,也分析了阵列中各参数的选择对MUSIC算法分辨性能的影响。为了使声发射信号源定位过程操作简单,本文基于LabVIEW软件平台,利用实验室现有的硬件设备搭建了声发射信号采集监测系统,该系统整合了数据采集、文件管理、信号分析和源定位模块。其中信号分析模块包括时域分析,频域分析和时频域分析,源定位模块中包括基于阵列信号处理的近场和远场声发射源定位,并在钢板上进行了实验,验证了该系统的可靠性。在300MW汽轮机发电机组转子模拟实验台上进行动静碰摩实验,实验结果表明：利用带通滤波提取声发射信号某一频段信息,再进行MUSIC算法处理,能有效地诊断出动静部件发生碰摩的位置,为碰摩故障的监测提供了一种有效可行的方法。
【关键词】：动静碰摩 声发射源定位 阵列信号处理 MUSIC算法
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK267