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大型船闸人字门在水利枢纽的通航运行中起到至关重要的作用,由于其长期运行在低速重载的工况条件下,运转部件-顶枢、底枢、联门轴常出现磨损严重的情况,并引起闸门产生异常振动,这将直接影响船闸的正常运行和过往船只的安全。传统的闸门定期检修和故障检修费时费力且效果并不理想,所以本课题提出了基于振动信号检测技术的人字闸门故障诊断技术研究,旨在为船闸人字门关键运转部件的状态检修提供一定的理论指导。 本文以大型船闸人字门为研究对象,以人字闸门的振动特征为出发点,采用理论与实践相结合的方法,对其进行了受力分析和闸门运行振动分析,借助有限元分析进行闸门振动特性研究,并利用振动检测进行了人字闸门运行故障诊断方法研究,取得了以下研究成果: (1)分析了人字闸门的结构特点和运行工况,建立了闸门启闭运行时的受力模型;同时,分析了关键运转部件(顶枢、底枢和联门轴)的卡阻振动特点,研究了风、浪、流、启闭机等对闸门运行振动的影响,表明动水载荷和启闭机运行状态对闸门振动影响较大。 (2)以葛洲坝一号船闸人字门为分析对象,利用三维建模PROE软件建立了船闸人字门的实体模型并导入ANSYS Workbench中,根据其实际工况和受力分析施加载荷和边界约束条件,进行了相关的的结构静力分析、模态分析和随机振动分析,结果表明顶枢和底枢存在应力集中,自振频率主要集中在低频部分(0~20Hz),斜接柱顶部振动变形最大。 (3)选取加速度传感器布置在闸门的关键运转部件附近,采集闸门启闭运行时的振动信号,通过信号处理方法进行闸门运行故障特征提取和振源识别,结果表明频谱法和小波包能量法具有局限性,而时域参数分析可以判断故障程度,小波包分解可用于消噪,峰值-时间坐标法和互相关延时估计可以识别振源,研究表明基于振动信号检测技术实现人字闸门运行状态监测和故障诊断是有效可行的。