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变压器套管升高座区域振动特性与松动故障检测方法

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工程力学 2024年

作者：汲胜昌贾云飞黄秀君杨欣颐张凡西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室中国南方电网电力调度控制中心

目前变压器套管升高座区域缺少松动故障检测手段，现有基于振动信号的结构松动检测方法往往需要较多测点。针对上述两问题，本文通过仿真和实验研究了套管升高座区域这一细长悬臂梁结构的模态特征与振动分布特性，分析了松动故障对模态... 详细信息

目前变压器套管升高座区域缺少松动故障检测手段，现有基于振动信号的结构松动检测方法往往需要较多测点。针对上述两问题，本文通过仿真和实验研究了套管升高座区域这一细长悬臂梁结构的模态特征与振动分布特性，分析了松动故障对模态和振动特性的影响，提取了振动特征参量，对比了各特征参量在不同测点上的故障识别准确率。结果表明，在基频(100 Hz) 运行变形振型(Operating Deflection Shapes， ODS)的波腹处通过振动信号的100 Hz/200 Hz幅值比对套管升高座区域松动故障的识别最准确，达98.08%。这一特征可进一步用于其他电力设备与机械设备的松动故障检测中：对于细长结构设备，若其长期受振动作用，推荐在基频ODS的波腹处使用基频/二倍频振动分量比来检测设备松动故障，可降低松动故障检测方法对测点数量的需求。

关键词：套管升高座振动模态松动故障故障检测运行变形振型

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空调冷却海水泵后盖处滚动轴承松动故障诊断

中国修船 2024年第3期37卷 21-24页

作者：于忠杰于习武高洪滨王飞章 92601部队广东湛江524000 92511部队广东湛江524000 海军士官学校安徽蚌埠233012

某船用空调冷却海水泵后盖处滚动轴承有异常声响,通过监测发现振动超标。文章针对该异常现象开展了故障诊断研究,采用红外热成像仪和振动分析仪进行了数据测量,测量了泵后盖的温度,以及滚动轴承的转速、相位、振动速度、振动加速度波形... 详细信息

某船用空调冷却海水泵后盖处滚动轴承有异常声响,通过监测发现振动超标。文章针对该异常现象开展了故障诊断研究,采用红外热成像仪和振动分析仪进行了数据测量,测量了泵后盖的温度,以及滚动轴承的转速、相位、振动速度、振动加速度波形等。数据表明,后盖表面温度正常、轴承振动相位不稳定,进一步分析发现了振动速度时域波形幅值不稳定,速度和加速度频谱中除工频外还存在丰富的高次谐波成分。经综合测试与分析,判断后盖处滚动轴承存在松动。根据诊断结果,对轴承进行了替换,替换后的空调冷却海水泵振动幅值回归正常。

关键词：海水泵滚动轴承高次谐波相位松动故障

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含支承松动故障的航空发动机非同步响应特征

振动．测试与诊断 2016年第5期36卷 858-864页

作者：王海飞陈果廖仲坤张璋邵伏勇南京航空航天大学民航学院南京210016 中国航天科工飞航技术研究院北京动力机械研究所北京100074

针对航空发动机支承系统中普遍存在的松动故障,为研究松动故障导致的非同步响应特征产生的机理,建立了发动机的转子-支承-机匣整机模型,引入支承松动故障模型,利用数值积分方法求解耦合系统的响应,分析了非同步响应特征。结果表明,对于... 详细信息

针对航空发动机支承系统中普遍存在的松动故障,为研究松动故障导致的非同步响应特征产生的机理,建立了发动机的转子-支承-机匣整机模型,引入支承松动故障模型,利用数值积分方法求解耦合系统的响应,分析了非同步响应特征。结果表明,对于航空发动机中的支承松动故障,其引发的分频以及倍频原因在于,当刚度变化的周期等于转速周期时,将产生转频的倍频现象,在特定转速下,将激发系统的临界转速对应的频率;当刚度变化的周期等于n倍的转速周期时,则将产生1/n转频的分频及其倍频,在特定转速下,将激发系统的临界转速对应的频率。

关键词：非同步响应特征动力学建模松动故障整机振动松动机理

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矿用栓接电缆接头松动故障识别方法研究

煤炭学报 2016年第4期41卷 1045-1051页

作者：王智勇郭凤仪王海潮陈艳君王贺郑志强辽宁工程技术大学电气与控制工程学院辽宁葫芦岛125105 煤炭科学技术研究院有限公司检测分院北京100013

利用自研的实验平台开展了不同松动程度、负载电流和负载类型条件下的电缆接头松动故障实验,研究了不同条件下栓接电缆接头的温度特性、接触电压和回路电流特性。提出1种基于小波能量熵和概率神经网络(PNN)的松动故障识别方法。采用小... 详细信息

利用自研的实验平台开展了不同松动程度、负载电流和负载类型条件下的电缆接头松动故障实验,研究了不同条件下栓接电缆接头的温度特性、接触电压和回路电流特性。提出1种基于小波能量熵和概率神经网络(PNN)的松动故障识别方法。采用小波变换对电流信号进行多分辨率分析,提取电流能量熵作为松动故障的典型特征,作为PNN松动故障识别模型的输入向量。利用newpnn函数创建PNN模型,采用循环寻优法对该模型的扩展参数S进行优化。分析了训练样本数量以及高频电磁噪声对模型识别准确率的影响。测试结果表明,该方法能够有效识别矿用栓接电缆接头的电连接松动故障。

关键词：栓接电缆接头松动故障热电特性 PNN 电流能量熵

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转子系统松动故障特征分析

东北大学学报（自然科学版） 2009年第3期30卷 400-404页

作者：马辉孙伟王学军闻邦椿东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110004 沈阳鼓风机集团有限公司辽宁沈阳110142

针对工程中经常出现的一类轴承盖松动故障,综合考虑各种支座松动模型的优缺点,提出了一种新的松动模型.采用有限元方法对发生松动故障的转子系统进行模拟,得到系统的故障特征.结果表明:当等效松动质量振动位移小于松动间隙值,松动刚度... 详细信息

针对工程中经常出现的一类轴承盖松动故障,综合考虑各种支座松动模型的优缺点,提出了一种新的松动模型.采用有限元方法对发生松动故障的转子系统进行模拟,得到系统的故障特征.结果表明:当等效松动质量振动位移小于松动间隙值,松动刚度减小时,系统经历了周期1、周期2最后达到周期4运动,且低频成分幅值在逐渐增大,轴心轨迹由椭圆变为螺旋状;当等效松动质量位移大于最大间隙值,松动间隙减少时,系统出现了高倍频成分和连续谱,轴心运动受到双面约束,在松动间隙很小时,呈一个"梯形"状.这些在不同情况下得到的故障特征,有助于对该类故障的诊断分析.

关键词：松动故障松动模型转子系统故障特征故障诊断

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多盘悬臂转子系统支座松动故障研究

航空动力学报 2009年第7期24卷 1512-1517页

作者：马辉孙伟任朝晖闻邦椿东北大学机械工程与自动化学院沈阳110004

针对工程中出现的支座松动故障,建立了多盘悬臂转子的松动有限元模型,对单支座和双支座松动故障进行动力学特性研究.结果表明:在两种情况下,随着松动刚度的降低,其运动形式基本一致,均经历了周期1、周期2、周期6和周期4运动;但轴心轨迹... 详细信息

针对工程中出现的支座松动故障,建立了多盘悬臂转子的松动有限元模型,对单支座和双支座松动故障进行动力学特性研究.结果表明:在两种情况下,随着松动刚度的降低,其运动形式基本一致,均经历了周期1、周期2、周期6和周期4运动;但轴心轨迹差别很大,对于单支座松动,轴心运动开始为一个上下差别很大的"8"字形,接着变为两个嵌套的"8"字形,最后变为"螺旋"状,而双支座松动开始轴心轨迹近似为三角形,接着变为两个"8"字形,最后也变为"螺旋"状.得出的结论为转子-轴承系统故障诊断、动态设计和安全运行提供了理论参考.

关键词：悬臂转子系统支座松动故障故障诊断

基于WVD和OEW算法识别矿用栓接电缆电连接松动故障

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煤炭学报 2015年第9期40卷 2218-2224页

作者：郭凤仪陈艳君王智勇郑志强王贺刘艳丽辽宁工程技术大学电气与控制工程学院辽宁葫芦岛125105

为深入研究栓接电缆电连接松动故障的典型特征,实现故障识别,以铜-铜电缆接头作为研究对象,利用电缆接头松动故障实验平台开展了不同电流、不同松动程度条件下的松动故障实验。提出了基于Wigner-Ville(WVD)及客观熵权(OEW)的松动故障识... 详细信息

为深入研究栓接电缆电连接松动故障的典型特征,实现故障识别,以铜-铜电缆接头作为研究对象,利用电缆接头松动故障实验平台开展了不同电流、不同松动程度条件下的松动故障实验。提出了基于Wigner-Ville(WVD)及客观熵权(OEW)的松动故障识别方法。运用WVD对回路电流进行变换,使其具有联合时频特征,然后提取该信号的时间边缘和频率边缘,进而计算回路电流的平均能量和基频能量。以回路电流的极差、平均能量、基频能量作为故障特征参数,采用OEW算法确定特征参数的权值,并构造加权规范化矩阵,结合最优距离准则(ODC)和硬判决规则识别松动故障。实验表明,该方法能够有效识别栓接电缆的电连接松动故障。

关键词： WVD 时间边缘频率边缘客观熵权松动故障

基于振动原理的GIS母线导电杆松动故障分析与诊断

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电力系统保护与控制 2021年第9期49卷 12-20页

作者：臧旭马宏忠吴金利李呈营彭晓晗杨启帆屈斌河海大学能源与电气学院江苏南京211100 国网天津市电力公司电力科学研究院天津300384

气体绝缘组合电器(GIS)长期工作在大电流强电动力环境下,受开关设备反复操作与长期机械振动影响,GIS设备的电气连接处易出现松动故障,导致GIS异常振动,甚至引发气室漏气与绝缘性故障。针对GIS母线导电杆松动故障,提出了基于振动检测的... 详细信息

气体绝缘组合电器(GIS)长期工作在大电流强电动力环境下,受开关设备反复操作与长期机械振动影响,GIS设备的电气连接处易出现松动故障,导致GIS异常振动,甚至引发气室漏气与绝缘性故障。针对GIS母线导电杆松动故障,提出了基于振动检测的故障诊断方法。对正常运行与松动故障时的振动进行理论分析,建立126 kV振动检测实验平台,研究母线导电杆松动时振动信号特征。研究表明:正常运行时,GIS母线管外壳振动频率在1000 Hz以内,100 Hz是主要机械振动频率。母线导电杆松动时1000 Hz以上频率成分显著增加,并且故障越严重增加越明显。故可将故障时显著增加的1000~3000 Hz的频域能量E_(1-3 kHz)与1000 Hz内的频域能量E_(0-1 kHz)作为特征量,将其比值定义为松动故障系数γ,反映故障的严重程度。计算表明,γ>0.04母线导电杆松动故障,γ越大故障越严重,当γ≥0.1则松动较为严重。

关键词：振动信号母线导电杆松动故障频域能量松动故障系数

含支承松动故障的弹用涡扇发动机整机振动建模与机匣响应特征

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航空动力学报 2015年第3期30卷 627-638页

作者：王海飞陈果廖仲坤张璋邵伏勇南京航空航天大学民航学院南京210016 中国航天科工集团公司飞航技术研究院北京动力机械研究所北京100074

针对某型弹用涡扇发动机结构特点,建立了一种转子-支承-机匣整机模型,对转子与机匣采用有限元梁模型,支承采用集总质量模型,引入支承松动故障模型,利用数值积分方法求解耦合系统的响应.基于机匣加速度信号,研究了对称刚度以及不对称刚... 详细信息

针对某型弹用涡扇发动机结构特点,建立了一种转子-支承-机匣整机模型,对转子与机匣采用有限元梁模型,支承采用集总质量模型,引入支承松动故障模型,利用数值积分方法求解耦合系统的响应.基于机匣加速度信号,研究了对称刚度以及不对称刚度模型下松动故障的冲击特征分析.结果表明:1松动故障所引发的机匣加速度时域波形具有上下不对称性冲击特征以及频谱中出现倍频特征;2仿真计算结果与实际弹用涡扇发动机试车数据时域波形特征以及频谱特征非常一致,而且验证了不对称刚度松动故障模型更适合弹用涡扇发动机的松动故障建模.

关键词：动力学建模松动故障有限元模型松动特征支承松动