VWC对微弱信号地检测具有很大的优势，传统的FFT只能对平稳信号进行分析处理，而小波变换又会忽略掉微弱信号。因此系统在小波变换的基础上采用小波能量时谱和功率谱对振动信号的能量进行分析，这样会更加准确地提取微弱的振动故障信号。故障分析系统选用db4作为小波基，分解层数为8层。因为轴流泵的基频是16Hz，我们主要分析其1/2倍频、1倍频、2倍频、3倍频、4倍频、5倍频、6倍频的信号特征，所以数据重点分析了1～110Hz频段的信号特征。
本书将正常运行工况和轻微叶轮偏心故障进行比较说明。叶轮偏心属于转子不平衡故障，由第2章故障机理可知，转子不平衡故障能量主要集中在基频，轴流泵的基频在16Hz左右，并且振动方向为径向。因此本节主要分析径向振动加速度。如图5-14和图5-15所示，分别表示设备正常运行和叶轮偏心时的工况。如图5-16所示为小波能量时请对比图。
1.正常运行
图5-14是设备正常运行状态，图5-14（a）显示的是正常工况时时域振动加速度信号波形。仅仅从时域上观察，它是较为杂乱的波形，局部放大后类似于正弦波，但是可以看出原始信号中含有丰富的频率成分。将原始信号进行功率谱分析得到图5-14（b），图中可以看出轴流泵在实际运行中的基频为16Hz，正常运行时在基频位置集中了大量能量，这符合旋转机械运行特征。同时可以看到，功率谱中在50.8Hz处有能量集中，经过分析这是工频干扰，在它旁边52.8Hz有较小的能量。因为轴流泵包含有4片叶轮，因此在4倍频位置有能量冲击。从图5-14（b）中还可以看到在80～110Hz有较大的能量聚集，通过反复实验，这个频段始终都有能量冲击，这一部分能量是由于实验回路中水流的流致振动以及机械设备内部部件的固有频率所造成。
图5-14 正常运行工况
2.轻微叶轮偏心故障
图5-15显示的是轻微叶轮偏心故障时时域振动加速度信号波形，如果仅仅将它与图5-14进行比较，并没有显著区别。
图5-15 轻微叶轮偏心故障运行工况(www.xing528.com)
图5-16 小波能量时谱对比图
表5-5 正常振动和轻微叶轮偏心振动对比表
如表5-5所示，是正常运行和轻微叶轮偏心故障的对比数据表，从表5-5中的数据很难区分出它们的故障类型，它们的时域参数与功率谱方面差别不大。因此很难通过传统的功率谱分析出基频处的差别。这样就可能将轻微叶轮偏心工况误认为是正常工况。下面运用小波能量时谱和功率谱对上述数据进行分析对比。
从图5-16可知，在小波能量时谱的各个层次中，轻微叶轮偏心故障与正常运转相比，能量明显增加。尤其在d5上能量对比更加明显。我们将小波能量时谱（d5）进行功率谱变换如图5-17所示，从图5-17中可以很明显地看到在基频处，正常运行的幅值为0.000 441 2（m/s2）2，轻微叶轮偏心的幅值为0.001 892 1（m/s2）2，相差4.29倍。从实验对比结果分析，因为振动故障信号比较微弱，所以没有影响设备的正常运行，但是这种潜在的故障因素可能是重大故障的早期征兆，如果不能及时发现它将会造成严重后果。振动信号通过小波能量谱处理后，信号在d5层上能量发生了明显的变化，小波能量谱与功率谱相结合的方法将这微弱信号特征提取出来，准确判断出叶轮偏心的征兆。
图5-17 小波能量频域对比图（d5层）
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