ILCD用于转子碰摩故障诊断

上述仿真信号分析初步表明了ILCD相对于EMD和LCD的优越性，为了说明ILCD的实用性，将其应用于转子系统具有单点局部碰摩故障的诊断。试验从局部碰摩故障转子实验装置（示意图如图3.6）中采得其径向位移振动信号，转速为3000 r/min，即工频fr=X=50 Hz。采样频率为2 048 Hz，采样时长为0.5 s。典型信号时域波形如图3.7所示。

采用ILCD方法对具有碰摩故障的转子径向位移振动信号进行分解，结果如图3.8所示。由图中可以看出，振动信号分解得到的第一个ISC分量具有明显的调幅调频特征，包含了主要的高频的碰摩故障信息，对其进行包络谱分析，得到分量I1的包络谱如图3.9所示。从图中可以看到，包络谱图在工频50 Hz处有明显的谱线，这说明调幅信号I1中调制波的频率刚好为工频，这是由转子每旋转一周，动、静件就摩擦一次造成的。因此，I1包含了重要的碰摩信息。对分量I2和I3也进行频谱分析（图3.12），发现I2是X分量，I3是分量。根据文献[8，110]，当转子系统出现中度或重度碰摩时，会出现等分频及其倍频。因此，低频分量I2也验证了转子发生了碰摩故障。这说明本节提出的方法能够有效地诊断转子局部碰摩故障。

图3.6　转子实验装置示意图

图3.7　局部碰摩故障转子的径向位移振动信号

图3.8　转子径向位移振动信号的ILCD分解结果

图3.9　ILCD的第一个分量I1的包络谱(www.xing528.com)

为了与HHT对比，采用EMD对具有碰摩故障的转子径向位移振动信号进行分解，结果如图3.10所示。由图3.10知，EMD分量个数比ILCD少两个，第一个IMF分量C1也具有调幅调频特征，对其进行包络谱分析（图3.11）发现，工频50 Hz谱线被其高频二倍频100 Hz和低频25 Hz干扰，这说明EMD得到的C1分量包含的故障信息不如ILCD得到的I1清晰明确，诊断效果也不如ILCD明显。对分量C2和C3进行频谱分析发现（图3.12），C2是X分量，C3所表示的信息同样也不如I3明显。综上所述，此例表明ILCD不仅能够有效地应用于转子碰摩故障诊断，而且效果要优于EMD方法。

图3.10　转子径向位移振动信号的EMD分解结果

图3.11　EMD的第一个分量C1的包络谱

图3.12　ILCD与EMD第二个和第三个分量的频谱

与EMD和LCD相比，ILCD方法得到的分量更精确，误差更小，分解正交性更好，不仅适合于转子局部碰摩故障的诊断，而且诊断效果优于EMD方法。

尽管如此，ILCD本质仍可视为是对LCD和EMD均值曲线的改进。如上所述，基于筛分过程分解方法的核心问题是如何定义均值曲线。我们由此考虑，能否在一个筛分的过程中考虑定义多种均值曲线，通过定义一种分量最优的判据，从不同的筛分分量中选择最优分量，从而保证每一阶的分量都是最优的呢？基于此，本章提出了广义经验模态分解方法。