倒频谱分析方的应用.doc

倒频谱在压缩机故障诊断中的应用 71 =============================================================== 文章编号：1006-1355（2006）01-0071-03 倒频谱在压缩机故障诊断中的应用 汤武初1，杨彦利1，伉大俪2，赵 亮1 （1.大连交通大学，辽宁大连116028；2.大连圣力来监测技术有限公司，辽宁大连116033） 摘 要：针对压缩机故障的特点，利用在线检测系统对在工业运行中的压缩机进行检测，对测得的振动信号进 行了频谱分析，结合谱图，详细介绍了倒频谱在故障诊断中的应用。实践证明了，倒频谱在检测周期信号和识别边 频上具有独特的功能。 关键词：振动与波；倒频谱；故障诊断；压缩机；在线检测 中图分类号：TH165+ .3 文献标识码：A TheApplicationofCepstruLinCoLpressorFaultDiagnosis TANG Wu-chu1，YANG Yan-li1，KANGDa-li2，ZHAOLiang1 （1.DalianJiaotongUniversity，DalianLiaoning116028，China； 2.DalianShengLilaiMonitoringTechnologyLimitedCorporation，DalianLiaoning116033，China） Abstract：Theapplicationofcepstrumincompressorfaultdiagnosiswasintroducedindetail， whichbasedonthecharacterofcompressorfaultsandtheonline-testsystemwhichwasusedtotestthe runningcompressor.Wedidspectrumanalysistothevibrationsignals.Thespecialfunctionsofcep- strumintestingcyclesignalandside-bandidentificationwerefullyprovedbyapplication. Keywords：vibrationandwave；cepstrum；faultdiagnosis；compressor；on-linemonitoring 压缩机是一种依靠压缩气体而为系统提供动力 的旋转机械，其用途广泛、品种繁多。它已在冶金、 矿山、建材、航天等行业得到广泛应用，尤其在石油、 化工等工业中，已成为不可少的关键设备。一旦它 发生故障，会导致整个生产线停工，造成很大的财产 谱图出现难以识别的多族调制边频时，倒频谱可以 分解和识别故障频率，分析和诊断故障产生的原因。 倒频谱分为功率倒频谱和复倒频谱。 1.2 功率倒频谱 功率倒频谱定义为对数功率谱的频谱。设信号 损失，甚至危害人身安全。因此，对压缩机设备的运 x（t）单边功率谱为Sx ），则 行状况进行在线检测，及时发现和排除故障，以保证 （f cp （ ）｝  （1） （q）E|F｛logSx f |2 生产的顺利进行。 利用振动信号对压缩机进行状态监测时，其振 动信号是振源信号经传递系统到测点的输出信号， 即输出信号是振源信号和传递系统动态特性的卷 q—倒频率，q 值大者为高倒频率，表示倒频谱 上快速波动和密集谐频，反之，q 值小者为低倒频 率，表示倒频谱上缓慢波动和稀疏谐频。 工程上常用（1）的平方根，即幅值倒频谱 积，造成在频谱图上很难区分源信号和系统的响应。 （ ） （ ） ｛ （ ）｝ （ ） ca q E ?cp q E|F logSx f | 2 倒频谱可以将卷积转换为简单的叠加，从而将振源 由于S（ ）是偶函数，（2）可写成 信号分离出来。另一方面因压缩机结构的复杂性， x f （q）E|F-1｛logS（f）｝| （3） 导致振动信号中易存在边频信号，倒频谱正是提取 ca x 边频信号的有利工具。 1 倒频谱 1.1 物理意义 倒频谱分析也称二次频谱分析，是近代信号处 理科学中的一项新技术［1］。它可以提供 FFT 谱图 难以捕捉的信息，如 FFT 谱上的周期性分量，系统 周围环境的干扰及边带信息，当机械故障信号的频 从（3）式可以看出功率倒频谱与自相关函数的 不同在于对数加权，对数加权的目的：扩大频率的动 态范围，提高再变换的精度；对数加权后具有解卷积 的作用，便于提取和分离目标信号。 1.3 复倒频谱 信号的相位信息在功率倒频谱上不能反映，复 倒频谱就是为弥补这一不足而设计的。 设时间信号x（t）的傅里叶变换为 X（f），即 （ ） （ ） 收稿日