基于信息炯空间贴近度的旋转机械故障诊断方法

第55卷第4期2013年8月汽轮机技术TURBINETECHNOL0GYV0155NO4A岵2013基于信息炯空间贴近度的旋转机械故障诊断方法陈非，黄来，韩彦广，程贵兵，焦庆丰湖南省电力公司科学研究院，长沙410007摘要振动信号的分析往往是针对特定测点在某一瞬间采集的一段波形，因此它是状态的一种表现。这种依靠随机抽取的状态信息来进行故障诊断的方法不能很好地区分各种故障。提出了基于多状态的过程信息来进行诊断的新思路，以信息熵方法为基础，通过定义信息炯和信息炯空间贴近度的概念，从而提出了一种基于信息炯空间贴近度的旋转机械振动故障诊断新方法。关键词旋转机械；故障诊断；过程；信息炯；信息炯空间贴近度分类号TK26文献标识码A文章编号10015884201304029703THEFAULTDIAGNOSISMETHODOFROTATINGMACHINERYBASEDONSPACECLOSEDEGREEOFINFORMATIONEXERGYCHENFEI，HUANGLAI，HANYANGUANG，CHENGGUIBING，JIAOQINGFENGHUNANELECTRICPOWERCORPORATIONRESEARCHINSTITUTE，CHANGSHA410007，CHINAABSTRACTTHEANALY8ISONVIBRATIONSIGNALISOFTENBASEDONTHEWAVEFORMSIGNALCOLLECTEDATASPECIFICMEASURINGPOINTINASPECIFICFLASHTHUSTHEVIBRATIONWAVEFORMSIGNALISTHEREPRESENTATIONOFTHECONDITIONUNDERSUCHCIRCUMSTANCE，THEFAULTDIAGNOSISMETHODBASEDONTHERANDOMLYEXTRACTIVEINFORMATIONOFCONDITIONCANNOTWELLDIFFERENTIATETHESEFAULTSTHISPAPERPROPOSESANEWDIAGNOSISIDEABASEDONINFORMATIONFUSIONOFPROCESS，ONTHEBASISOFTHEINFORMATIONENTROPY，THEINFORMATIONEXERGYANDTHESPACECLOSEDEGREEOFINFORMATIONEXERGYISDEFINEDTHEN，ANEWDIAGNOSISMETHODOFVIBRATIONFAULTSOFROTATINGMACHINERYBASEDONSPACECLOSEDEGREEOFINFORMATIONEXERGYISPROPOSEDKEYWORDSROTAGMACHINERY；FAULTDIAGNOSIS；PROCESS；INFORMATIONEXERGY；SPACEDOSEDEGREEOFINFORMATIONEXERGY0前言在短时间窗中，旋转机械的振动信号是周期性的，基于这个特点，用来进行振动分析的信号往往是一段波形，它是对应某时刻的状态信息。一种故障在某一时刻或某一状态下产生的振动具有一定的随机性和分散性，但在一个过程中却会有其规律性。因此，对故障过程中多状态的信息进行融合，是提高诊断效果的有效方式。三维频谱图和波德图都是分析这些过程信息的传统工具，但由于没有定量表征，故应用并不方便。其它融合诊断方法如DS证据推理理论J、小波分析、全息谱、神经网络、模糊理论等，主要以定性诊断为主，缺少有效的定量指标。本文从信息熵理论出发，提出并定义信息炯和信息炯空间贴近度的概念，并通过构造信息炯矩阵来表征振动信号的过程变化规律，从而提出了一种基于信息炯空间贴近度的旋转机械故障诊断新方法。1信息J炯言息熵是对状态的描述，不能对过程规律进行表征。众所周知，在热力学中，热力学熵指的是瞬态热温比，是重要的状态参数。而热力学炯则是热力学过程的描述，是过程中最大有用功的一种测度。因此，在热力学熵和炯的关系基础上，本文提出并定义一个基于过程信息融合的概念信息炯，它描述一个时间段内，特定信号的过程变化情况。若某测点振动信号的信息熵函数表达式为S。为了描述振动信号在时间区间T。，T上的过程规律，可以对ST在区间T，T上进行直接积分，构成在信息熵基础上的一种最简单的信息炯基函数M，T】TJSTDT蜀JT10TL，0TL，TL，MT2，TLT1IT2I1，2，3，M一11式中，积分区间除了时间区间以外也可以按转速来离散。2转子典型故障模拟试验本文利用转子试验台进行典型故障模拟试验来获取试验数据。试验转速范围设定为1000RMIN到3000RMIN，按照约50RMIN的速度变化率对升、降速试验过程进