【摘 要】
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船舶推进轴系作为船舶动力装置的重要组成部分,起到了船舶推进扭矩和推力传递的“纽带”作用,其运行状态的好坏直接影响了整船营运的稳定性。但是,船舶推进轴系实际运行工作环境恶劣,受剧烈振动影响而引发的推进轴系故障时有发生。因此,开展船舶推进轴系故障诊断方法的研究,对其工作状态进行监测和故障诊断,及时采取针对性措施避免恶性事故发生,具有一定的工程应用价值。然而船舶推进轴系故障振动信号存在易被强背景噪声所淹
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船舶推进轴系作为船舶动力装置的重要组成部分,起到了船舶推进扭矩和推力传递的“纽带”作用,其运行状态的好坏直接影响了整船营运的稳定性。但是,船舶推进轴系实际运行工作环境恶劣,受剧烈振动影响而引发的推进轴系故障时有发生。因此,开展船舶推进轴系故障诊断方法的研究,对其工作状态进行监测和故障诊断,及时采取针对性措施避免恶性事故发生,具有一定的工程应用价值。然而船舶推进轴系故障振动信号存在易被强背景噪声所淹没、难以提取的问题,针对这个问题,本文做了以下研究:首先,基于相关基本理论与方法研究,介绍了船舶推进轴系常见的故障类型、故障机理以及故障振动特征,建立了不同故障类型与不同振动信号特征参数之间的对应关系,为后续的船舶推进轴系故障诊断方法的研究提供了理论依据。其次,从振动信号分析方法原理出发,详细介绍了两种特征提取方法:经验模态分解、集合经验模态分解,在此基础上创新性地融合自相关分析思想提出了两种船舶推进轴系周期性故障信息识取方法(简称:EAF、EEAF):首先对振动测试信号进行EMD/EEMD分解,得到一系列固有模式分量(IMF);再以自相关函数性质为判据,筛选出存在周期成分的IMF分量,以此排除环境干扰;再对相应分解层进行快速傅里叶变换,频谱分析识别提取特征量。同时,应用模拟信号验证所提方法的有效性,结果表明两种方法特征提取精度都达到了97%。最后,采用实测数据比较了EAF、EEAF、FFT和时域统计方法四种方法的在特征提取时的适用性、便捷性和精确性。最后,设计故障船舶实船测试方案,以实船试验测试数据为基础,应用EEAF方法详细分析尾轴承振动及船体尾部结构垂、纵、横向振动测试信号,提取故障信息特征量并整理总结特征量变化规律,指导解决试航期间尾轴承异常磨损发热问题;同时,得到了以桨叶数或主机缸数谐次振动的频率、振幅等预报轴承异常磨损故障发生的可能性,为船舶推进轴系故障的预测提供有力技术支撑。
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