一种基于二元经验模态分解的转子轴心轨迹提纯方法技术

本发明专利技术涉及一种基于二元经验模态分解的转子轴心轨迹提纯方法，属于旋转机械设备技术领域。本发明专利技术采用正交采样方法获取转子同一截面互相垂直方向上的振动信号，然后将两个垂直的振动信号组成一个复数信号，将这个复数信号作为二元的旋转信号；再经过二元经验模态分解将该二元旋转信号按旋转速度从高到低的顺序依次分理处若干信号，对分离出的二元旋转信号进行全矢谱分析，根据全矢谱分析各个复数信号的频率信息，将频率为基频或小于基频的复数信号相加得到信号即为转子的轴心轨迹，该轴心轨迹以三维时域波形图的形式显示出来，就可得到轴心轨迹随时间变化的情况。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，属于旋转机械设备
。本专利技术采用正交采样方法获取转子同一截面互相垂直方向上的振动信号，然后将两个垂直的振动信号组成一个复数信号，将这个复数信号作为二元的旋转信号；再经过二元经验模态分解将该二元旋转信号按旋转速度从高到低的顺序依次分理处若干信号，对分离出的二元旋转信号进行全矢谱分析，根据全矢谱分析各个复数信号的频率信息，将频率为基频或小于基频的复数信号相加得到信号即为转子的轴心轨迹，该轴心轨迹以三维时域波形图的形式显示出来，就可得到轴心轨迹随时间变化的情况。【专利说明】
本专利技术涉及，属于旋转机械设备
。
技术介绍
轴心轨迹作为旋转机械的一个重要的状态特征参量，能简单、直观、形象地反映设备的运行状况，它反映了转子的实际运行状况。转子轴心轨迹由转子同一截面互相垂直方向(例如X方向和y方向)的振动信号组成。 目前对轴心轨迹提纯作了大量研究，包括基于谐波窗方法的转子轴心轨迹提纯；用短时傅里叶变换瞬态提纯轴心轨迹；用广义谐波小波提纯转子轴心轨迹；用集成经验模态分解和空间流形学习算法提纯轴心轨迹；采用数学形态学滤波器提纯轴心轨迹；采用提取短时轴心轨迹阵列的方法以及采用时频切片技术提取旋转机械转子轴心轨迹的方法。上方法存在一个共有的特性，就是采用一维数字信号处理方法分别分析处理X方向和y方向的振动信号，然后将各个方向分析处理的结果组成转子轴心轨迹。这种特性可总结为采用一维的数字信号处理方法分别处理两个一维的数字信号，然后组成一个二维信号。实际上转子轴心轨迹是一个包含互相垂直方向(如水平方向X和垂直方向y)振动信号的二维信号。在旋转的过程中，转子轴心轨迹并不是固定不变的，而上述文献成果只在二维平面上显示轴心轨迹，不能观察转子轴心轨迹随时间的变化情况，即不能在三维空间中显示轴心轨迹。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，以解决采用一维数字信号处理方法分别分析处理X方向和y方向的振动信号所导致不能观察转子轴心轨迹随时间的变化情况的问题。 本专利技术的技术方案是:，该轴心轨迹提纯方法包括以下步骤: I)采集转子外表面同一截面互相垂直方向的振动信号，将这两个互相垂直的信号组成一个复数信号作为二元旋转信号； 2)采用二元经验模态分解将上述二元旋转信号按照旋转速度从高到底的顺序分解为系列二元形式的复数信号之和； 3)对分解出的二元复数信号进行全矢谱分析； 4)根据全矢谱分析各个复数信号的频率信息，将频率为基频或小于基频的复数信号相加得到信号即为转子的轴心轨迹。 所述步骤I)中的二元旋转信号为: Z (t) = x(t)+jy (t) 其中X(t)为水平方向上的振动信号，y(t)为垂直方向上的振动信号。 所述步骤2)中采用二元经验模态分解将复数信号z (t)分解为系列复数cm(t)之和包括以下步骤: a)将复数信号投影到N个方向，并将同一时刻t内同一方向所有复数信号的投影值相加，形成N个随时间变化的信号，第k个方向的投影值可用下式表示: 【权利要求】1.，其特征在于，该轴心轨迹提纯方法包括以下步骤: 1)采集转子外表面同一截面互相垂直方向的振动信号，将这两个互相垂直的信号组成一个复数信号作为二元旋转信号； 2)采用二元经验模态分解将上述二元旋转信号按照旋转速度从高到底的顺序分解为系列二元形式的复数信号之和； 3)对分解出的二元复数信号进行全矢谱分析； 4)根据全矢谱分析各个复数信号的频率信息，将频率为基频或小于基频的复数信号相加得到信号即为转子的轴心轨迹。2.根据权利要求1所述的基于二元经验模态分解的转子轴心轨迹提纯方法，其特征在于，所述步骤I)中的二元旋转信号为:z (t) = x(t)+jy ⑴ 其中x(t)为水平方向上的振动信号，y(t)为垂直方向上的振动信号。3.根据权利要求2所述的基于二元经验模态分解的转子轴心轨迹提纯方法，其特征在于，所述步骤2)中采用二元经验模态分解将复数信号z (t)分解为系列复数^(0之和包括以下步骤: a)将复数信号投影到N个方向，并将同一时刻t内同一方向所有复数信号的投影值相加，形成N个随时间变化的信号，第k个方向的投影值可用下式表示:其中iV(0为第k个方向上的投影信号，gm为系列给定的投影方向，(Pik) = IlarIN' b)提取第k个方向投影信号p_(t)的极值点对应的时刻{rj}; c)对极值点丨进行插值拟合得到列幻方向的包络曲线&⑴； d)计算所有包络曲线的平均值m(t)， e)从原始信号中减去均值信号得到f)重复上述过程并求解:当SD在0.2~0.3时，停止本次迭代过程，分解获得第I个旋转分量，记为C1 (t)， cI(O = S (/).g)从原始信号中把第一个旋转分量分解出来，获得新的待分解信号^⑴=Z (t) -C1 (t)，若ri (t)仍为旋转复合信号，对其重复以上步骤，获得其他的旋转信号Cm(t)，直至从待分解信号中分解不出新的旋转信号。4.根据权利要求3所述的基于二元经验模态分解的转子轴心轨迹提纯方法，其特征在于，所述步骤a)中的复值信号中投影方向个数N为6个。5.根据权利要求3所述的基于二元经验模态分解的转子轴心轨迹提纯方法，其特征在于，所述的步骤3)的全矢谱分析过程包括以下步骤: A)对步骤2)分解得到的二元旋转的复数信号Cm(t)进行复傅里叶变换，得到结果如下:其中c?为Cni (t)的数据序列表示形式，M为序列C111的长度； B)根据复傅里叶变换后的结果计算复数信号Cm(t)的全矢谱1^，其中ZKk、Zlk分别为Zk的实部和虚部。【文档编号】G01H17/00GK104165686SQ201410269605【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日 【专利技术者】黄传金, 时伟, 雷钢, 陆程, 陈良, 甄敬然, 孟雅俊, 雷文平, 宋海军, 周铜, 郭欢 申请人:中州大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于二元经验模态分解的转子轴心轨迹提纯方法，其特征在于，该轴心轨迹提纯方法包括以下步骤：1)采集转子外表面同一截面互相垂直方向的振动信号，将这两个互相垂直的信号组成一个复数信号作为二元旋转信号；2)采用二元经验模态分解将上述二元旋转信号按照旋转速度从高到底的顺序分解为系列二元形式的复数信号之和；3)对分解出的二元复数信号进行全矢谱分析；4)根据全矢谱分析各个复数信号的频率信息，将频率为基频或小于基频的复数信号相加得到信号即为转子的轴心轨迹。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄传金，时伟，雷钢，陆程，陈良，甄敬然，孟雅俊，雷文平，宋海军，周铜，郭欢，
申请(专利权)人：中州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41