基于经验模态分解的大型轮船锚机齿轮箱故障诊断

经验模态分解法(EMD)是一种针对信号变化的自适应处理方法。针对某大型轮船锚机齿轮箱,首先通过测量不同转速和位置的振动信号预估故障源;其次对采集出的原始故障信号进行处理,提取故障特征,即通过EMD将原始信号分解为若干个IMF分量,不同的IMF分量包含不同频段所对应的能量,然后再对IMF分量进行包络分析和谱分析,最终便可确定故障源,并对其进行修复。通过测试比较,验证了EMD理论方法的正确性和有效性。     

分形维数约束ICA-RLS的遥测振动信号降噪方法

针对噪声会对遥测振动信号时频分析产生影响的问题,提出一种分形维数约束独立分量分析ICA-递归最小均方RLS的降噪方法,首先对振动信号进行相空间重构,采用基于峭度最大化的牛顿迭代ICA算法对信号进行盲源分离;然后计算各源信号的分形维数,根据分形维数自动判别含噪源信号,对含噪源信号进行RLS自适应滤波;最后对滤波后的信号进行重构,得到降噪后的振动信号。实测信号处理结果验证了算法的有效性。     

基于EMD的柴油机失火故障诊断

提出了一种基于经验模式分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）和自回归（Auto Regression,AR）模型的柴油机失火故障诊断方法．对3110型柴油机断油故障及正常情况下的缸盖振动信号进行了测试分析,采用经验模式分解EMD方法对振动信号进行分解,得到固有模态函数（Intrinsic Mode Function,IMF）,对每一个IMF分量分别建立AR模型,以模型的自回归参数和残差的方差作为特征向量,用支持向量机（Support Vector Machines,SVM）进行分类,判断柴油机的工作状态和故障类型．实验结果分析表明,该方法即使在小样本情况下也能准确有效地诊断柴油机失火故障,能实现故障的实时自动化诊断．     

船用主柴油机共振故障诊断

某型船用主柴油机在运行过程发现其转速在800 r/min附近时振动较大。针对这一现象,采用振动数采器对其不同转速下的振动进行测量,对测量数据进行处理分析,结果显示振动响应的主要频率是该船主柴油机的发火频率,振动激励源是活塞连杆结构的侧推力。通过对柴油机进行敲击试验,得到横向某阶固有频率为52.8 Hz,与该柴油机在800 r/min时的整机发火频率53 Hz基本相同,进一步验证了振动分析结论。     

Cat Boost算法在舰船轴承故障诊断领域的应用

轴承是舰船故障发生的常见位置,针对现有机器学习方法在舰船轴承故障诊断领域中存在多分类精度差、运算效率低等问题,提出一种基于Cat Boost(category boosting)算法的轴承诊断技术。首先,对振动信号进行时域分析、频域分析以及EMD(empirical mode decomposition)分解,得到截选振动信号段的特征指标;其次,利用Cat Boost算法在所提取特征中进行筛选,通过基尼指数快速建立树结构并进行排序。最后,选取不同维数特征输入进行模型算法评价,并与传统方法分类的准确率进行对比。试验结果表明,该方法在处理滚动轴承故障多分类问题上故障特征提取更为有效,识别效果明显高于其他传统算法。     

基于极点对称模态分解和支持向量机的船用齿轮箱故障诊断

针对船用齿轮箱故障难以识别的问题,提出了将极点对称模态分解(Extreme-point Symmetric Mode Decomposition, ESMD)和支持向量机(Support Vector Machine, SVM)相结合的故障诊断方法。先将船用齿轮箱振动信号进行ESMD分解,可得到一系列模态和一条最佳自适应全局均线。以分解模态与原始信号的能量比值为相关度衡量标准,将相关度较高的前三个模态分别作奇异值分解并得到奇异值矩阵。经过归一化处理后,输入支持向量机训练获得多分类诊断模型,并进行测试。测试结果表明,相比经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)与SVM结合的方法,本文的方法能更好地对船用齿轮箱故障作出诊断和预测。     

基于EMD的船舶动力系统振动信号分析

为了提高船舶动力系统的故障分析和诊断能力,需要对振动信号进行模态分解和特征分析,提取有用的信号特征量,实现故障检测,提出基于经验模态分解(EMD)的船舶动力系统振动信号分析方法,采用宽带非平稳信号建模方法进行船舶动力振动信号建模,采用匹配滤波检测器对振动传感器采集的原始信号进行降噪滤波处理,对降噪输出的信号进行经验模态分解,提取信号的所有局部极值点,用三次样条曲线分析方法提取振动信号的复包络,实现信号特征提取和分析。仿真结果表明,该方法提取的信号特征量能有效反映船舶动力系统的工况特征,实现船舶动力系统的运行状态实时监测和故障分析,信号分析的抗干扰能力较强。     

基于小波包分解的功率谱方法在人字门启闭机减速器故障诊断中的应用

针对船闸人字闸门机械式启闭机减速器中滚动轴承振动的不平稳性及其故障信号中存在噪声和干扰的问题,提出了一种基于小波阈值算法的小波包分解与功率谱分析的故障诊断方法。该方法通过对故障信号进行小波分解且对其系数作阈值处理,并利用处理后的分解系数进行小波逆变换得到降噪后的信号,然后对降噪后的信号进行小波包分解,找到能量集中的节点,对其进行Hilbert包络解调并求其Hilbert包络线的功率谱,从而提取故障特征信息。应用实例表明:仿真信号与某船闸人字闸门机械式启闭机减速器故障诊断方法能降低信号噪声以及干扰,并能提取故障特征信息。     

基于PSO-SVM的柴油机故障诊断研究

文章以船舶柴油机表面振动信号作为故障诊断的对象,使用经验模态分解(EMD)结合小波阈值法对振动信号进行分解和降噪,再通过PSO-SVM方法对数据样本进行故障诊断.通过对比原始信号和重构信号在PSO-SVM算法计算之后的结果,经过降噪后的振动信号能很好地保持自身特性,可以很好地去除其中冗余、无效的信号,在提升诊断准确率的...     

船用多轴齿轮传动过程耦合非线性振动特性分析

船用多轴齿轮故障识别以振动特性作为判定依据,为提高后期故障识别质量,提出基于改进EEMD算法的船用多轴齿轮传动过程耦合非线性振动特性分析方法。该研究分为两部分,前一部分利用谐振传感器采集多轴齿轮振动信号;后一部分利用改进EEMD算法(集合经验模态分解算法)分解多轴齿轮振动信号,得到若干个包含故障特性频率的IMF向量,并计算每个IMF向量的奇异值熵,利用奇异值熵定量表示多轴齿轮振动特性。结果表明:正常状态下的船用多轴齿轮运行下,奇异值熵一般小于0.1,而一旦当齿轮发生故障,其奇异值熵就会大大增加,一般会超过0.1。     

经验模态分解方法在结构冲击信号分析中的应用

介绍一种非线性非平稳信号分析的新方法，此方法是基于经验模态分解（EMD）技术的振动信号分析算法。基于这种方法编写了非线性信号分析程序，把振动信号分解成多个本征函数，在分析过程中比较EMD方法与传统的FFT方法，通过两种方法的对比分析，体现了基于EMD的希尔伯特一黄变换的先进性。对水下爆炸载荷作用下的舰船结构响应进行数值模拟分析，并将EMD方法应用于水下爆炸结构冲击信号分析。通过研究每一个本征函数，从本质上分析水下爆炸冲击加速度信号的组成成分及特点。     

基于机器学习的舰船轮机设备多发故障信号监测

针对舰船轮机设备故障信号监测中存在的运算量大、缺少故障数据、模型训练复杂、检测效率低、准确度不高等问题,设计了基于机器学习的舰船轮机设备多发故障信号监测方法。通过多种传感器采集舰船轮机设备振动信号,经小波变换降噪后,通过EMD经验模态分解提取舰船轮机设备振动信号特征,将其作为孤立森林算法输入进行异常信号检测,以异常信号检测结果为依据,构建决策二叉树支持向量机故障信号分类模型识别故障信号,实现舰船轮机设备多发故障信号监测,实验表明,该方法可以高效、准确地检测并识别舰船轮机设备的故障信号,而且适应性广泛,在舰船轮机设备的各种工况下,监测性能都十分良好。     

一种基于自然梯度的循环平稳信号盲分离方法及其应用

建立瞬时混合模型下的代价函数,通过改进自然梯度算法的迭代极小化代价函数以恢复源信号。仿真分析证明该算法的有效性,与传统的ICA算法相比有更好的效果和收敛速度;滚动轴承故障实例分析证明,该算法能有效分离内圈故障信号。     

基于融合特征支持向量机的港口起重机减速箱故障诊断

本文以港口起重机减速箱为研究对象,通过减速箱试验台缩尺模型预置故障,采集各类故障模式下的减速箱壳体振动信号。通过在时域、频域提取特征值,与EMD分解得到的IMF能量特征进行融合,经PCA降维处理后取一组样本作为训练集用于支持向量机模型训练。再由测试样本集对训练完成的模型进行验证,验证结果说明了用本文选取的融合特征训练的支持向量机在港口起重机减速箱的故障诊断运用是可行的,达到了较高的识别率。     

基于集合谱峭度法的轴承故障诊断

轴承早期故障引起的微弱振动变化信号往往淹没在机械传动系统的背景振动噪声中,其故障特征提取困难。本文针对滚动轴承故障振动信号的非平稳性及调制特性,提出集合经验模式分解和谱峭度法合的滚动轴承故障特征信号提取及其故障诊断的新方法——集合谱峭度法(Ensembled Kurtogram,EK)。该方法应用集合经验模式分解将振动信号分解为多个固有模式函数,分别计算各个固有模式函数的峭度值及其与故障工况下振动信号、正常工况下振动信号之间的相关性,根据IMFs自动选取规则选取合适的IMFs进行轴承故障信号的重构;然后针对重构后的信号进行谱峭度计算得到对应的峭度图,根据峭度图上最大值原则选取最佳带通滤波器进行滤波;最后运用包络解调后的信号进行故障诊断。本文通过模拟仿真和实验验证,验证了该算法的故障信号提取有效性和故障诊断能力。     

ICA技术在舰船信号分析中的应用

随着船舶动力系统动力增强,内燃机的振动信号频次及幅度提高,振动信号的非线性冲击特性更加显著。传统的内燃机信号分析通过统计算法分析信号的幅值变换,信号频率变换通过时域变换完成,而信号的非线性冲击特性对动力系统性能影响较大,需要进行滤除。ICA是一种基于Hilbert变换的信号分析方法,能够在幅值和频率上分析信号分布密度。本文在分析了舰船柴油内燃机振动信号特性的基础上,利用ICA分析了信号时频变换特性。     

舰船动力机械设备故障信号小波包分解的时域特征提取

现有方法在实践中均存在抗干扰性较低与信号分离失真度较高的问题,因此提出一种新的时域特征提取方法。首先对小波包分解中故障信号的能量分布进行获取。对舰船动力机械设备故障信号仿真信号进行数学表达,将db10小波当作小波包基函数,实施信号的小波包3层分解,获取8个频带。Gray编码分解频带,获取依频带顺序进行排列的各频带的对应分解波形,根据各频带的对应分解波形,获取各频带的对应频率范围,再根据各频带的对应频率范围实施能量分析。最后利用EMD实施小波包分解中故障信号时域特征的提取。进行该方法与现有方法关于抗干扰性与信号分离失真度的对比实验,实验结果证明该方法的抗干扰性更高、信号分离失真度更低,对比现有方法实现了突破,实用性很强。     

基于EEMD和EIIKF的船舶轴系状态趋势预测研究

监测、分析、预测轴系的状态数据对保障船舶动力系统正常工作具有重要意义。基于船舶轴系振动状态监测,提出集合经验模态分解(EEMD)和增强型间歇性未知输入卡尔曼滤波器(EIIKF)相结合的故障趋势预测方法。在进行模态分解前,通过加入白噪声信号优化信号的可分解性,避免出现模态混叠。进而对滤波重构后的信号进行序贯分析得到振动信号的特征曲线,采用EIIKF方法对特征曲线分析预测,并通过引入间歇性参数,对部分未知输入项带来的不确定性进行补偿。在此基础上通过故障判别模型进行故障诊断,实现基于轴系振动信号的故障预测。利用实测故障样本数据对所提出的方法进行验证,其预测结果的及时性和准确性均优于一般模态分解和卡尔曼滤波器预测的方法,验证了改进后方法的有效性和优越性。     

基于物联网技术的船舶电气设备检修方法优化分析

受到海上温度与湿度的影响,船舶电气设备的故障率远高于设备保养参数与使用参数。船舶电气设备的稳定是保障船舶航向安全的首要条件。传统的电气检修方法在对设备故障检测感应反馈上,存在响应滞后的问题,究其根源在于信号的传输方式。结合物联网技术,提出基于物联网技术的船舶电气设备检修方法优化分析。首先,对船舶电气设备检测程序结构进行优化,增添多组电气设备故障感应模组,采用网络传输替换传统电频信号的传输方式;接着,采用故障信号抗干扰算法对电气设备故障点报警信号进行优化补偿计算,达到增强信号感应灵敏度的效果;最后,通过实验对提出设计的故障检测灵敏度进行测试,通过数据证明设计方法优于传统检修方法。     

6.1万吨散货船居住区振动分析及对策研究

在6.1万吨散货船航行试验振动测量过程中,发现主机转速为91 r/min时居住区纵向振动较为严重。文章根据船体结构有限元模态分析理论,结合局部结构振动特性以及主要激励源判断,查找出居住区结构振动异常的原因,并通过采取调整压载水的对策很好地处理了该处振动问题,最终进行了有限元计算和实船测试的双重验证,计算和测试结果均满足技术规格书要求的ISO 6954振动标准,为此类船型设计和运营提供一定的技术参考。