Page 39 - 无损检测2023年第十一期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202311001

基于聚类分析的旋转机械声发射碰摩定位算法

张 林, 于 洋
( 沈阳工业大学 信息科学与工程学院, 沈阳 110870 )

摘 要: 旋转机械的特性决定了其在运行中可能会出现碰摩故障并且不易停机检修, 所以旋
转机械的碰摩定位是一个亟需解决的问题。针对此问题, 提出了利用声发射信号特性的参数定位
方法, 并采用改进的聚类算法优化定位结果。该方法能够在旋转机械运行时进行检测, 并且能够准
确对碰摩源进行定位。试验结果表明, 与时差定位算法相比, 提出的方法可以更有效地分离出碰摩
源, 而且经过改进后的聚类算法运行速度更快。

关键词: 声发射; 定位; 碰摩; 聚类分析

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2023 ) 11-0001-05

Acousticemissionrub-im p actlocational g orithmforrotatin gmachiner y basedonclusteranal y sis

ZHANGLin , YUYan g

( SchoolofInformationScienceandEn g ineerin g , Shen y an gUniversit y ofTechnolo gy , Shen y an g 110870 , China )

Abstract : Becausethecharacteristicsofrotatin gmachiner ydeterminethatitma yencounterrub-im p actfaults

durin g o p erationandisnoteas ytosto pformaintenance , therub-im p actp ositionin gofrotatin gmachiner y isan

ur g ent p roblemtobesolved.Tosolvethisp roblem , thisp a p erp ro p osedap arameterlocationmethodbasedon

acousticemissionsi g nalcharacteristics , andusedanim p rovedclusterin g al g orithmtoo p timizethelocationresults.

Thismethodcanmonitortherunnin gofrotatin gmachiner yandaccuratel y locatethesourceofrub-im p act.The

ex p erimentalresultsshowedthatcom p aredwiththeTDOAlocational g orithm , thep ro p osed methodcan more

effectivel y se p aratethecollisionsources , andtheim p rovedclusterin g al g orithmranfaster.

Ke ywords : acousticemission ; p ositionin g ; rub-im p act ; clusteranal y sis
旋转机械在电力、 机械制造、 航空航天等重要工 多工作。卢文秀等 [ 6 ] 建立了有限元模型, 将参数识
程领域有着广泛应用, 而在这类机械设备中碰摩是 别问题转换为多参数的优化问题, 最后实现了碰摩
最常发生也是极具破坏性的故障, 所以此类特殊设 位置识别。 HE 等 [ 7 ] 将波束形成法引入到转静件碰
备碰摩位置的精准定位对无损检测十分重要 [ 1 ] 。当 摩的部位识别中, 并进行了碰摩部位识别。针对宽
发生碰摩故障时, 碰摩位置会发生弹性变形而产生 带多源声发射信号的相干、 多模态和能量衰减快的问

瞬态 弹 性 波, 也 就 是 声 发 射 ( Acousticemission , 题, 李晶等 提出了一种近场多重相干信号子空间聚
[ 8 ]
AE ) 。声发射已被证明是一种非常敏感的无损 焦的定位算法用来定位碰摩故障。何郴阳等 [ 9 ] 通过
[ 2-4 ]
检测方法 [ 5 ] , 声发射信号中包含了大量的碰摩信息,
信号分解提取细节分量, 然后利用相关计算分析的方
而且信号幅值的大小与碰摩时释放的能量直接
法确定出碰摩故障发生的位置。基于上述研究, 文章
相关。
提出了一种利用声发射信号特性的参数定位方法, 并
大量研究人员对转静件碰摩位置的识别做了很
采用改进的聚类算法对定位结果进行优化。
1 声发射源定位方法
收稿日期: 2023-02-24
作者简介: 张 林( 1998- ), 男, 硕士, 主要从事设备状态监测及
故障诊断的研究工作 1.1 一维时差定位方法
当被检测物体的长度与半径之比较大时, 宜采
通信作者: 张 林, ZL9823163@163.com
1
2023年 第45卷 第11期
无损检测