25、基于全局动力学的预警信号与转子系统碰摩故障量化研究

基于全局动力学的预警信号与转子系统碰摩故障量化研究

在机械系统运行过程中，对故障的早期预警和精确量化至关重要。本文将探讨基于全局动力学的早期预警信号以及利用有效奇异值降噪和最小互熵原理对转子系统碰摩故障进行量化的方法。

基于全局动力学的早期预警信号

在转子系统中，高振幅振荡的提前出现、过渡间隔的缩短以及预警指标的波动是常见现象。然而，多级预警信号仍能在大幅振荡出现之前发挥预警作用。

以不同噪声强度下的预警性能为例，具体数据如下表所示：
| 噪声强度 | 3 级预警信号发出时间（过渡间隔） | 2 级预警信号发出时间（过渡间隔） | 1 级预警信号发出时间（过渡间隔） | 大幅振荡时间（t2） |
| — | — | — | — | — |
| 0 | 1837.5(93) | 1841.1(93) | 1842.9(93) | 2624.6 |
| 0.0005 | 1622.2(69) | 1629.3(68) | 1634.8(68) | 2204.5 |
| 0.001 | 1267.6(54) | 1276.1(53) | 1285.9(52) | 1726.2 |

从表中可以看出，在干扰容量为正常振幅的 0.1% 时，向后涡动不稳定响应的 1 级过渡间隔最长可达 52 个周期，这为早期诊断和故障保护提供了充足的时间和机会。

该早期预警指标仅依赖于实时振动响应序列，通过数学变换和其他算法，能够在转子运动振幅大幅增加之前发出预警。与传统的基于振幅、频率和相位的检测方法相比，它具有更高的灵敏度、可靠性和更早的预警时间。然而，在实际数据中检测模式具有挑战性，可能会导致误报和漏报。