随着我国经济的发展,复杂装备旋转机械在国民经济和社会发展中发挥着举足轻重的作用。然而,复杂装备的旋转机械日趋复杂,故障时有发生,转子不平衡故障也逐渐成为旋转机械故障的主要原因。因此,如何实现转子动平衡故障有效诊断,对预防因故障而导致经济财产损失、人员伤亡以及灾难性事故的发生具有重要意义。本文针对在役运行的复杂装备旋转机械的转子动平衡实际工程问题,以实现动平衡故障现场测试与诊断、转子动平衡品质评估、提高转子动平衡故障诊断人机交互与智能化为目的,开展考虑变转速工况的转子动平衡故障诊断方法研究及应用,主要研究内容总结如下:第一,针对现有的数据采集器不适用于转子动平衡故障数据采集,提出采用32位微处理器STM32F107VCT6作为采集系统的核心处理器,通过硬件电路设计和软件程序开发,设计开发得到一种适用于转子动平衡故障诊断的低成本数据采集系统。第二,针对转子不平衡故障信号微弱,信噪比小问题,开展适用于转子动平衡故障信号的滤波去噪算法研究,并提出一种中值滤波法和改进新阈值小波去噪相结合的混合滤波方法。第三,针对传统动平衡故障特征提取过程中,未考虑变转速工况的影响而造成故障特征识别不准确问题,开展变转速工况下转子不平衡故障基频估计算法研究,引入Seam Carving算法中寻求最短路径的思想,提出STFT-SC瞬时故障基频估计算法,作为在役运行的旋转机械转子动平衡现场检测的技术储备。第四,为实现刚性转子动平衡故障诊断,采用影响系数平衡法,为转子动平衡故障诊断研究提供可靠的理论和方法。同时,通过引入信号之间相关性的概念,采用相关分析法进行故障特征的准确识别,为动平衡故障诊断的准确性提供保障。第五,为了实现快速、高效的进行转子动平衡故障诊断和消除,基于C#软件,以及C#与Matlab混合编程技术,实现转子动平衡集成化软件系统开发。并基于故障综合模拟实验台和现场试验平台进行转子动平衡测试试验,为实际工程应用的可靠性提供保障。