故障信息分析及处理方法探析

监测系统中采用两种故障诊断技术。一种技术途径是直接检测机械的振动，振动监测所发现机械部件有损伤时，部件往往还有相当长的使用寿命，因此出现振动预警时机器不必在近期维修，可以为了防止日后引起破坏而调整机器；第二种技术途径是检测机械的冲击，检测冲击的共振解调报警时，表明故障部件必须在近期维修，这是一种特别适合作为安全警戒的方法。因此同时使用振动和冲击监测方法，使监测系统具有预警和报警的双重作用。

首先，复合传感器将机组的振动、冲击信息采集到，机载主机完成对复合传感器提取的信号进行共振解调分析、抗混滤波及采样工作。对所获数据样本进行常规、初级分析和应急报警申请。机载计算机与中控计算机根据预先设计的协议将所有样本传输到中控计算机。设备故障信息的处理流程如图11-19所示。

图11-19 信息的处理流程

共振解调分析有两种实现手段：基于软件的共振解调分析、基于硬件的共振解调分析。本监测系统采用了基于硬件的共振解调分析方法，共振解调技术通过传感器的硬件回路快速、准确地提取故障冲击信息，并剔除了低频振动成分。

为从以上信息中去除高频衰减振动成分，得到只包含故障特征信息的低频包络信号而进行检波和低通滤波。即采用检波—滤波法实现故障特征频率的识别。

检波—滤波法是先对信号进行绝对值处理，即将原广义共振的交变信号中负值信号“整流”成正值的信号，然后设置一个低通滤波器，对检波输出进行局部的平均平滑，提取广义共振波信号的包络，信号通过滤波器以后，载波信号被滤掉，得到代表故障信号的包络信号。

检波分析的过程如下：

x_m（t）为故障振动信号的第m阶幅值调制函数的第一阶分量（令其相位为0），可表示为：

x_m（t）=x_m[1+A_m，1cos（2πf_nt）]cos（2πmf_zt） （11-10）

式中 A_m，1——第m阶幅值调制函数的第1阶分量的幅值；

f_n——缺陷齿所在轴的转频；(www.xing528.com)

f_z——齿轮啮合频率。

检波分析就是对信号x_m（t）的负半周置零，即

z_a（t）=0.5∣x_m（t）∣+0.5x_m（t）=0.5x_m∣1+A_m，1cos（2πf_nt）∣∣cos（2πmf_zt）∣+0.5x_m[1+A_m，1cos（2πf_nt）]cos（2πmf_zt） （11-11）

将∣1+A_m，1cos（2πf_nt）∣用傅里叶级数展开，当A_m，1＞1时得下式

∣1+A_m，1cos（2πf_nt）∣=E₀+E₁cos（2πf_nt）+E₂cos（2π2f_nt）+E₃cos（2π3f_nt）+… （11-12）

式中 E₀、E₁、E₂…E_n——直流分量、基波分量、二次谐波分量及N次谐波分量。

将∣cos（2πmf_zt）∣用傅里叶级数展开得下式

根据傅里叶性质可知，时域的乘积等于相应的频域卷积，对（11-11）式进行低通滤波（选择合适的截止频率），可得式（11-14）：