Nonlinear and Non-stationary Vibration Analysis for Mechanical Fault Detection Using EMD-FFT Method

تبديل هيلبرت هوانگ (HHT) روشي قدرتمند براي آناليز ارتعاشات غيرخطي و نامانا مي باشد. اين روش شامل دو قسمت اصلي تجزيه ي تجربي مودي (EMD) و آناليز طيفي هيلبرت (HSA) مي باشد. براي دستيابي به نتايج صحيح بايد قضاياي بدروسين و نوتال ارضا شوند؛ در غير اين صورت توابع فاز و دامنه با يكديگر مخلوط مي شوند و در نتيجه از ميزان اعتماد به فركانس هاي حاصله كاسته مي شود. براي جلوگيري از چنين رخدادي روش هاي گوناگوني تحت عنوان تبديل هاي ارتقا يافته ي هيلبرت هوانگ معرفي شده اند اما در اين مقاله روش ديگري معرفي مي شود كه در عين سادگي توانايي بالايي در شناسايي عيوب مكانيكي دارد. در اين روش ابتدا سيگنال به مود هاي ذاتي (IMFs) تجزيه مي شود و سپس هر IMFبا استفاده از تبديل فوريه سريع (FFT) آناليز مي شود. با استفاده از اين روش كه EMD-FFT ناميده مي شود، عيوب مكانيكي يك الكتروموتور در نيروگاه سيكل تركيبي كرمان شناسايي شده است. علاوه بر اين نشان داده مي شود كه روش كلاسيك FFT به علت خاصيت هاي غير خطي و ناماناي سيگنال ها، در تشخصي تمامي عيوب ناتوان است و همچنين استفاده از روش HHT بدون توجه به ارضاي قضاياي مذكور، به علت تركيب توابع فاز و دامنه، منجر به نتايج نامعتبر مي شود.

The Hilbert-Huang transform (HHT) is a powerful method for nonlinear and non-stationary vibrations analysis. This approach consists of two basic parts of empirical mode decomposition (EMD) and Hilbert spectral analysis (HSA). To achieve reliable results, Bedrosian and Nuttall theorems should be satisfied. Otherwise, the phase and amplitude functions are mixed together and consequently, the confidence of resultant frequencies are reduced. To prevent such an event, various methods entitled as improved Hilbert-Huang transforms have been proposed. Yet, another method is introduced in this paper that has a high ability to identify the mechanical defects easily. According to this method, the signal is decomposed to its intrinsic mode functions (IMFs) and then each of the IMF is analyzed by fast Fourier transform (FFT). Using the proposed method, which is called EMD-FFT, the mechanical defects of an electromotor have been detected in Kerman combined power plant. In addition, it is shown that the classical FFT method is unable to detect all the defects because of nonlinear and non-stationary properties of the signals, and also use of the HHT method, regardless of satisfying the mentioned theorems, causes invalid results due to incorporation of phase and amplitude functions.