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基于MATLAB软件平台的全息谱图及在风机振动故障诊断中应用的研究

Research on Application of Holospectrum of MATLAB Software Platform on Vibrating And Trouble Diagnosis of FanAbstract:Concept of holo-spectrum is thod of two and Three-dimensional holo-spectrum plotted by MATLAB software is set nally,combining the characteristics of the vibrating signal of fan,research is carried out on the application of holo-spectrum in vibrating trouble diagnosis of dications of some troubles on holo-spectrum are幼儿教具 given,examples of vib同时rating troubles analysis by holo-spectrum technology are also given.

Key words:Fan Vibration Trouble diag标准可互换nosis Spectrum一、引言 风机是化工机械中的关键设备。由于机器在运转过程中所有这些都需要时间，受到外界的作用和机器本身零件之间的相互作用，不可避免地要产生振动。在产生振动的诸多因素中，机械部件本身的缺陷占有相当大的比重。由于分析方法的进步和固然机械特性的深入研究，使得我们有可能通过对振动信号的分析和处理，提取出反映机械特性及其缺陷的信息，用科学方法进行推断，来判明机器所处的工作状态，判断出机器的各种缺陷和故障。现在振动分析已经成为大型旋转机械状态监测和故障诊断技术中的重要手段。目前在振动分析中比较常用的方法主要分为频域法和时域法。其中频域法包括：频谱分析，波德图分析，极坐标分析法。时域分析法包括：时间波形分析，轴心轨迹分析等。但以上提到的方法都是通过某一个测点中的某一方面来反映振动信号的特征，没有全面的综合性的去分析振动信号。因此有些学者提出了全息谱的概念，并在振动信号分析中加以应用。MATLAB软件是一种在信号分析中得到广泛应用的软件。由于其有非常强的工具包和方便的绘图功能。所以在振动信号分析中得到了广泛的应用。特别是其三维图的绘图功能特别适合全息谱的绘制。本文将对全息谱的概念加以全面的介绍，并结合风机振动信号的特点，对全息谱在压缩机振动故障诊断中的应用进行深入的研究。同时介绍了利用MATLAB软件绘制全息谱的方法。二、全息谱的基本概念和全息谱的建立1.二维全息谱的基本概念

目前振动信号频域分析中比较常用的方法为舞蹈服装频谱分析方法，该方法固然可以对转子振动的各倍频分量的频率、幅值、相位作出精确的判断，但仍然难于给出一个直观的表示。特别是频谱图只是对轴振动中的某一个方向的振动进行表征，也不能很好的表征该点全面的振动情况。而二维全息谱就是针对这种情况而提出的。所谓二维全息谱就是在一张图上将一个测点X、Y两个方向的振动各阶频谱合成后表示出来。其具体构成为：在一个平面图上，横坐标为转子的各个振动阶次，即频率，将两个方向的振动各阶频谱根据幅值相位合成起来，放在横坐标的相应位置上。如图1a为X方向的频谱图和Y方向的频谱图，图1b为合成后的二维全息谱图。这种图的优点是它可以反映该测点全面的各阶振动情况及各阶振动的相位关系。图12.三维全息谱的基本概念

如前所述，由某一截面内两个振动信号在频域内先分解，然后按阶次合成，就构成了二维全息谱。这种二维全息谱比较全面的反映了转子在某一平面的振动情况。同样为了反映转子在整个支承平面内的振动信息，就需要作出三维全息谱。这种三维全息谱显示了各个支承截面上同一阶分量的振动轨迹及它们之间的相位关系。该图的坐标定义为；横向坐标表示各个支承截面，然后将每一个支承截面的同阶X和Y方向的振动信号合成后画在该截面位光纤头置上。最后将各个截面同相位的点用线连在一起，这样可以直观的表示各点间的相位关系。需要注意的是如数据采集时采用的不是同步采样方式，则需对相位进行修正，否则不需对相位进行修正。图2a，b分别是利用MATLAB软件绘制的某压缩机组汽轮机和压缩机低压缸的一阶、二阶的三维全息谱。

图2 从该三维全息图中可以看出汽轮机的两端振动相位相近，而低压缸两端的振动相位相差很大。所以在右端图线有些扭曲。

由于三维全息图所反映的信息比较多，所以可以在系统振动故障诊断中起重要作用。

3.利用MATLAB软件的全息谱的绘制方法

MATLAB软件是一种在信号分析中得到广泛应用的软件。其中包含了目前振动分析中常用的所有数学工具。如FFT、小波直流马达变换、HILBERT变换、倒频谱及 高阶谱等。另外该软