燃气轮机已在我国舰船、航空、石油化工等领域广泛应用,但其目前在使用过程中故障频发,而不平衡振动是其主要原因之一。多转子燃气轮机各转子振动相互耦合,在不平衡振动总值超标的情况下,首要问题是判断最优平衡转子,以最简单的处理办法来解决燃气轮机不平衡振动问题。首先,针对燃气轮机转子不平衡故障进行机理分析,研究在多转子燃气轮机中不平衡振动的响应规律、激励与响应关系;然后,进一步提出基于不平衡因子的燃气轮机不平衡部位识别方法,以指导燃气轮机多转子系统的动平衡;最后,针对某型燃气轮机试车过程中出现的不平衡振动问题进行分析,以验证提出方法的有效性。

传统故障辨识方法受机械液压传动系统故障影响,存在故障辨识率低、有效性差问题,提出基于随机矩阵谱分析的机械液压传动系统故障辨识方法。通过分解故障振动信号,得到故障信号的特征向量函数,利用线性分析提取故障信号的随机变量;根据故障信号求解,提取机械液压传动系统故障特征;利用随机矩阵谱分析方法描述机械液压传动系统的状态空间,推算机械液压传动系统的状态方程;利用机械液压传动系统的残差阈值,检测到机械液压传动系统故障;通过对比机械液压传动系统故障的贴近度,选取最大值作为机械液压传感系统的故障信息,实现机械液压传动系统故障辨识。实验结果表明,该方法具有更高的故障辨识率。

故障子空间矩阵是基于主元分析故障辨识的常用方法。但常规的故障子空间矩阵仅能描述当故障发生时哪些变量偏离了它们的正常值。当两种故障类型具有相同的故障变量时,故障子空间矩阵不能将它们区分。为了进一步提高故障子空间矩阵的辨识能力,本文提出正负故障子空间矩阵法。新方法不仅揭示了故障变量,并且可以反映变量的变化趋势,这使得故障子空间矩阵所代表的故障类型更加具体。首先,以监测统计量最小为优化目标求出各种故障状态下变量的幅值向量。其次,通过幅值向量求出变量的重构值和符号矩阵。然后,根据重构贡献率最小找到对应的故障子空间矩阵,并将该矩阵与符号矩阵相乘得到正负故障子空间矩阵。最后,根据有方向故障子空间矩阵完成故障辨识。通过对翻车机液压系统的故障辨识结果证明该方法具有较高准确性和普适性。

针对数控车床切削件表面波纹故障源辨识问题,通过监测主轴振动信号进行时频域分析,初步确定波纹故障来源;采用滚动轴承故障特征频率计算方法,得到各轴承对应的故障特征频率,与振动信号时频域分析得到的特征频率进行对比分析,辨识得到切削件波纹故障源。通过主轴拆卸和切削实验,验证了文章所提故障辨识方法的有效性。实验结果表明角接触球轴承内圈损伤是导致波纹故障的故障源,理论方法故障辨识结果与拆卸实验辨识结果一致;采用重装配后主轴的切削实验消除了波纹故障,进一步验证了该文章故障辨识方法的有效性。