安全与环保基于小波包分解的风机故障诊断技术研究x刘晓波孙豪江西理工大学行时产生的1.人多是非平稳号。将波包分析技术于1故障泠断！1有实际意1从，吼风机。，心在矿山中存在大量的风机设备，风机的正常运行对于排除炮烟及有害气体降低粉尘浓度保持矿井的通风进行安全作业是很重要的。因此，对风机故障进行早期诊断，及时发现和排除故障保证风机安全运行，提经济效益和社会效益，就显得尤为必要。在风机的故障诊断中，通常利用振动传感器采集机器工作时发山的振动信号进行故障诊断，振动信号因其携带有丰富的机械设备运行状态信息而在故障诊断中起着十分重要的作用。对振动信号进行分析可以掌握故障产生的机理，通过信号分析提取出故障特征。然而通常的振动信号是非平稳动态信号，它们的统计特性与时间有关，因此对这种非平稳信号的处理必须同时进行时频分析。在机械设备故障诊断中，目前通常采用基于平稳过程的经典信吟处理方法傅1叶变换分析和加窗傅立叶分析，分别仅从时域或频域给出信号的统计平均站果，无法同时兼顾号在时域和频域的全貌和部化特性，而这些局部化特征恰好是故障的征14.

　　风机由于转速不稳负荷变化以及机器故障等原因产生的冲击摩擦导致非平稳信号的产生。同时由于各零部件的结构不同，致使振动信号所包含别是当机器隐藏有某零部件的早期微弱缺陷时，它的缺陷信号通常被其它零部件的振动信号和随机噪声所淹没。对于这类问，小波分析方法具有不可比拟的优点。，小波分解尤其足小波包分解技术能够将任何信号平稳或非平稳分解到个由小波伸缩而成的基函数族上，信息量完整无缺，在通频范围内得到分布在不同频段内的分解系列，在时域和频域均具有局部化的分析功能57.因此，可根据故障谂断的需要选取包含所需零部件故障信息的频段序列，进行深层信号处理以查找故障源。

　　1小波分解及小波包分解原理小波变换从基函数角度出发，吸取，立叶变换江西省科技厅科技攻关资助项目2002102002；江西省教育厅科技资助项目教赣计字2，1387资助。

　　刘晓波1963，男，江西理工大学科技产业处，教授，博±，硕士生导师，341000江西省赣州市。

　　中的角基与短时傅立叶变换中的时移窗函数的特点，形成震荡衰减的基函数；通过改变基函数的尺度因子和平移因子实现信号的时频分析，被认为是近年来在工具和方法上的重大突破，为非平稳信号小波分解通俗的说就是将数字信号分解成族小波函数的叠加，这样的分解使人们可以分析信号在特定时频窗范围内的细节。小波函数可选择如下显的函数记1出为，的傅立叶变换，则必须满足即任何形如式1并满足式2的正交函数族均可用通常参数按进规则。2，取值，了等间距取值，形成进离散。数字倍号的进小波分解数7达式如下fitarf1位小波叠加组成依此类推，级小波由夕个移位小波山27=02 1合加组成在小波分解达式3中，每级小波代不同倍频段内的信号成分，所有频段正好不相交地布满整个频率轴，因此小波分解可以实现频域局部分析。

　　另方他，1各级小波为多个移位小波加权和，各移位小波的系数又反映了相应频段的信号在各时间段上的信息，即同时实现了时域局部分析。

　　虽然小波分解是种有效的时频分析方法，但从1可以看出。它每次只对信号的低频部分进行分解高频部分保持不动，且它的频率分辨率与2成正比，因此高频部分频率分辨率差。而对某些特定的信4人们感兴趣的可能只足某叫或几个频段，并要求付这些特殊频段的分析足够精细，这些频段的频率，能是相对高的=小波包分解就能满足这竖求，可对信号的，5频部分也样实施分解。并行去在货部分和低频，分都可达到很精细的程度。2信号分析时，人们所关心的主要特征可能只体现在某或儿个包上，根据需要分析的信号频段。

　　适当选取不同大小的包来部分复原原始信号，提取其特征，在故障诊断技术中是非常有用的。

　　2风机故障特征提取前针对风机的故障诊断通常是根据转子系统的振动现象进行的，但由于传统信号分析方法本身的缺陷，不，艮好的提取故障特征，而利用小波包分析技术对信号的特定频段进行分析，贝，弥补这缺陷。

　　0和。号汕是对3信号用德比契斯小波对它们进行4层小波包分解后。选第九频段实施倍号重构后的波形。纵坐知为振动加速度，横坐标为时间，振动波形分布均勾，幅值较小，说明其振动平稳，振动能量低，而451振动幅值明显大尸3中，说明其振动能量大，这是机械产生故障的突出现据此可知机械运行不正常，有故障发生。同时它们的波形有明显的差别，由此可识别不同的故障。在此莘础可以通过建立故障信号波形数据库，实现该类风机的在线监测与诊断。

　　3结论小波包分解通过对信号高低频段同时进行等间距分解，实现了传统信号分析不能进行的频域局部化分析，通过选取适当的频段进行信号重构，能提取出信号的特征，实现对不同故障的识别。本文通过实例利叫小波包分解成功1只，了两类不同故障。

　　体现小波包分解的优越性，小波包分解技术在风机的故障诊断中将以到越来越广泛的应用。

　　1何正嘉，赵纪元，孟庆丰。等。机械设备非平稳信号的故障诊断原理及应用。北京高等教育出版社，20012虞和济，韩大庆，李沈，等。设备故障诊断工程。北京冶金工业出版社。2001 4张定会。基于小波分析的故障诊断。上海理工大学学报，200022 5陈长征，罗跃纲。基于小波分析的机械故障特征提取研究。机械强ft200232l6ll6t 6彭志科，何永勇。小波多重分形及其在振动信号分析中应用的研接第页施，另存在时间也较短，完全可在巷道有限的稳定期内完成凿岩爆破整个卸压过程。

　　主，的卸压工程包括卸吒巷道和卸压炮孔两项。

　　卸压巷道。卸压巷道间距般为1014叫巷道长度般不超过3，1断面3131矿岩软破区段可将断面缩至2.512.51.巷道支护般采用素喷。局部地段采用锚喷。巷逍掘进到位后，即可采用浅眼爆破法进行扩帮挑顶，将巷道断面扩至父卸压巷逍的设计要考虑矿体的赋存条件和下分段的回采巷道的协调关系，尽量不影响下部回采巷道和炮孔的布置。较缓的矿体巷道般要超出矿体边界线，*好掘至下分段矿体边界位置。

　　卸压炮孔。在2条进路间柱中利用深孔或中深孔钻机钻凿平行深孔。然后利用4其平行的巷道作为补偿中间进行爆破。以消除间柱形成卸压勒绝以。卸压炮孔的布置形式与参数应根据采场卸卡巷道的布置和矿岩特性来确定，炮孔深度1520m，般不要超过25炮孔过深将影响凿岩的速度，增加巷道存在时间，加重巷道和炮孔的破坏，使正常的卸压爆破作业无法实施。

　　3结论对小官庄铁矿这样的高应力软破矿依仅靠采用支护来控制地压，无法达到顺利采矿的要求。实施卸压开采则可避免采场地压危害，改善开采条件，降低回采成本，使大量难以回采的高应力矿块顺利地实现正常回采，促进了安全生产，提高了矿山经济效2，