本发明专利技术公开了涉及基于振动信号的转子径向裂纹故障识别方法及识别系统，包括：S1：对转子进行至少Nc次振动测试，获取每次的振动信号，且对每次的振动信号进行频谱分析，得到参考值；S2：对转子进行第Nc+M次振动测试，获取当前的振动信号，且对当前的振动信号进行频谱分析，根据当前的频谱分析结果获取当前的计算值；S3：根据参考值与当前的计算值得到当前的故障指标Kc与裂纹指标；S4：根据当前的故障指标Kc判断当前的故障类型，根据当前的故障类型与当前的裂纹指标判断当前的裂纹类型。本发明专利技术能够通过故障指标与裂纹指标可有效识别转子径向裂纹故障，及时发现转子裂纹的早期征兆，从而为相应故障的排除提供依据，提高发动机的安全性。安全性。安全性。
【技术实现步骤摘要】
基于振动信号的转子径向裂纹故障识别方法及识别系统
[0001]本专利技术涉及裂纹故障识别方法
，具体涉及基于振动信号的转子径向裂纹故障识别方法及识别系统。
技术介绍
[0002]航空发动机在运行过程中，由于转子长期在高转速、高温、扭矩作用下工作，转轴可能出现裂纹，尤其是转轴存在刀痕、金属夹杂等缺陷时会增大裂纹出现的可能性。转轴的强度对整个发动机和飞机的安全性非常重要。一旦转子转轴出现裂纹，发动机就处于危险状态中，转轴的裂纹可能会加速扩展，并导致转轴断裂，产生严重后果。因此转子转轴裂纹的识别对保障发动机的安全至关重要。
[0003]传统的基于结构振动进行裂纹识别问题的研究虽然已经发展了很多方法，但是由于实际工程复杂性及不确定性，使得这些方法在应用于航空发动机转子径向裂纹故障识别上存在困难。
技术实现思路
[0004]为此，本专利技术提供了基于振动信号的转子径向裂纹故障识别方法及识别系统，本专利技术提供的方法与系统可有效地识别转子径向裂纹故障，及时发现转子裂纹的早期征兆，从而为相应故障的排除提供依据，提高发动机的安全性，克服了现有技术的缺陷。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了基于振动信号的转子径向裂纹故障识别方法，包括：
[0006]S1：对转子进行至少Nc次振动测试，获取每次的振动信号，且对每次的振动信号进行频谱分析，根据每次的频谱分析结果获得测量值F1、F2、U1、U2、U3，进而获得计算值Rc、R1、R2、R3，并根据前Nc次的计算值Rc、R1、R2、R3得到参考值Rca、R1a、R2a、R3a；
[0007]其中，Rc为一阶振动的临界转速F1和二阶振动的临界转速F2的比值，R1为一阶临界转速的变化率，R2为1倍频振动幅值U1与2倍频振动幅值U2的比值，R3为1倍频振动幅值U1与3倍频振动幅值U3的比值，Rca为前Nc次测试中的Rc的平均值，R1a为前Nc次测试的R1的平均值，R2a为前Nc次测试的R2的平均值，R3a为前Nc次测试的R3的平均值；
[0008]S2：对转子进行第Nc+M次振动测试，获取当前的振动信号，且对当前的振动信号进行频谱分析，根据当前的频谱分析结果获取当前的Rc、R1、R2、R3；
[0009]S3：根据参考值Rca与当前的Rc得到当前的故障指标Kc，Kc＝|Rc
‑
Rca|/Rc；
[0010]根据参考值R1a、R2a、R3a与当前的R1、R2、R3得到当前的裂纹指标，裂纹指标包括第一指标与第二指标，所述第一指标为R1<R1a，所述第二指标为R2>R2a或R3>R3a；
[0011]S4：根据当前的故障指标Kc判断当前的故障类型，根据当前的故障类型与当前的裂纹指标判断当前的裂纹类型。
[0012]作为本专利技术的一种优选方式，根据当前的故障指标Kc判断当前的故障类型包括：
[0013]若当前测试前未获得故障类型，则将当前的故障指标Kc与e1进行比对，若Kc<e1，
则判断当前的故障类型为无故障；其中，所述e1的取值范围为0.02～0.08；
[0014]若当前测试前已获得故障类型，则根据当前测试前的故障类型与当前故障指标Kc判断当前的故障类型。
[0015]作为本专利技术的一种优选方式，根据当前测试前的故障类型与当前故障指标Kc判断当前的故障类型包括：
[0016]若在当前的测试前的振动测试中已获得故障类型为无故障的结果，且当前的故障指标Kc>e1，则将当前的Rc与e2进行比对，若|Rc
‑
1|<e2，则判断当前的故障类型为一级故障；其中，所述e2的取值范围为0.02～0.05；
[0017]若在当前的测试前的振动测试中已获得故障类型为一级故障的结果，则将当前的故障指标Kc与e3、e4进行比对，若|Rc
‑
1|>e3且|Rc
‑
1|<e4，则判断当前的故障类型为二级故障，其中，所述e3的取值范围为0.06～0.10，所述e4的取值范围为0.15～0.20；
[0018]若在当前的测试前的振动测试中已获得故障类型为二级故障的结果，则将当前的Rc与e4进行比对，若|Rc
‑
1|>e4，则判断当前的故障类型为三级故障。
[0019]作为本专利技术的一种优选方式，根据当前的故障类型与当前的裂纹指标判断当前的裂纹类型包括：
[0020]若当前的故障类型为无故障，则判断裂纹类型为无裂纹；
[0021]若当前的故障类型为一级故障，则判断裂纹类型为一级裂纹；
[0022]若当前的故障类型为二级故障或三级故障，且第一指标与第二指标中有任一成立，则判断裂纹类型为二级裂纹；
[0023]若当前的故障类型为二级故障或三级故障，且第一指标与第二指标同时成立，则判断裂纹类型为三级裂纹。
[0024]作为本专利技术的一种优选方式，Rc＝F2/F1，F1与F2自频谱分析结果中获得。
[0025]作为本专利技术的一种优选方式，R1＝F1/Fa，Fa为一阶振动的临界转速F1的平均值。
[0026]作为本专利技术的一种优选方式，R2＝U2/U1，U1、U2自频谱分析结果中获得。
[0027]作为本专利技术的一种优选方式，R3＝U3/U1，U3自频谱分析结果中获得。
[0028]作为本专利技术的一种优选方式，Nc不小于10。
[0029]基于振动信号的转子径向裂纹故障识别系统，使用上述任一项所述的基于振动信号的转子径向裂纹故障识别方法，包括：
[0030]振动测试模块，用于对转子进行若干次振动测试，所述若干次振动测试包括历史振动测试与当前振动测试；
[0031]频谱分析模块，与振动测试模块连接，用于获取振动测试得到的振动信号，且对振动信号进行频谱分析；
[0032]数据处理模块，与所述频谱分析模块连接，获取频谱分析结果，得到测量值，根据测量值得到计算值，根据历史振动测试的计算值得到参考值；
[0033]故障判断模块，与所述数据处理模块连接，根据当前振动测试的计算值与参考值得到当前的故障指标与裂纹指标，并根据当前的故障指标判断当前的故障类型，根据当前的故障类型与当前的裂纹指标判断当前的裂纹类型。
[0034]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0035]本专利技术所述的基于振动信号的转子径向裂纹故障识别方法及识别系统，通过故障
指标与裂纹指标可有效识别转子径向裂纹故障，及时发现转子裂纹的早期征兆，从而为相应故障的排除提供依据，提高发动机的安全性。
附图说明
[0036]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
[0037]图1是本专利技术基于振动信号的转子径向裂纹故障识别方法的流程图。
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于振动信号的转子径向裂纹故障识别方法，包括：S1：对转子进行至少Nc次振动测试，获取每次的振动信号，且对每次的振动信号进行频谱分析，根据每次的频谱分析结果获得测量值F1、F2、U1、U2、U3，进而获得计算值Rc、R1、R2、R3，并根据前Nc次的计算值Rc、R1、R2、R3得到参考值Rca、R1a、R2a、R3a；其中，Rc为一阶振动的临界转速F1和二阶振动的临界转速F2的比值，R1为一阶临界转速的变化率，R2为1倍频振动幅值U1与2倍频振动幅值U2的比值，R3为1倍频振动幅值U1与3倍频振动幅值U3的比值，Rca为前Nc次测试中的Rc的平均值，R1a为前Nc次测试的R1的平均值，R2a为前Nc次测试的R2的平均值，R3a为前Nc次测试的R3的平均值；S2：对转子进行第Nc+M次振动测试，获取当前的振动信号，且对当前的振动信号进行频谱分析，根据当前的频谱分析结果获取当前的Rc、R1、R2、R3；S3：根据参考值Rca与当前的Rc得到当前的故障指标Kc，Kc＝|Rc
‑
Rca|/Rc；根据参考值R1a、R2a、R3a与当前的R1、R2、R3得到当前的裂纹指标，裂纹指标包括第一指标与第二指标，所述第一指标为R1<R1a，所述第二指标为R2>R2a或R3>R3a；S4：根据当前的故障指标Kc判断当前的故障类型，根据当前的故障类型与当前的裂纹指标判断当前的裂纹类型。2.根据权利要求1所述的基于振动信号的转子径向裂纹故障识别方法，其特征在于，根据当前的故障指标Kc判断当前的故障类型包括：若当前测试前未获得故障类型，则将当前的故障指标Kc与e1进行比对，若Kc<e1，则判断当前的故障类型为无故障；其中，所述e1的取值范围为0.02～0.08；若当前测试前已获得故障类型，则根据当前测试前的故障类型与当前故障指标Kc判断当前的故障类型。3.根据权利要求2所述的于振动信号的转子径向裂纹故障识别方法，其特征在于，根据当前测试前的故障类型与当前故障指标Kc判断当前的故障类型包括：若在当前的测试前的振动测试中已获得故障类型为无故障的结果，且当前的故障指标Kc>e1，则将当前的Rc与e2进行比对，若|Rc
‑
1|<e2，则判断当前的故障类型为一级故障；其中，所述e2的取值范围为0.02～0.05；若在当前的测试前的振动测试中已获得故障类型为一级...
【专利技术属性】
技术研发人员：代钰，薛园园，赵运生，丁建国，蔡显新，
申请(专利权)人：太仓点石航空动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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