【摘要】：對過程工業(yè)而言,密封體積雖小,但卻決定了工業(yè)設備的安全性、可靠性和耐久性。研究機械密封的剩余使用壽命(Remaining using life,RUL)可以有效地提高工業(yè)設備的使用壽命,有助于制定合理的生產計劃,大大地減少了密封失效給企業(yè)帶來的經濟損失和意外傷害。針對密封件在實際旋轉機械設備維護與管理中的重點和難點,以金剛石涂層機械密封環(huán)為研究對象,搭建了基于聲發(fā)射(Acoustic Emission,AE)技術的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),對其全壽命周期的聲發(fā)射信號進行分析與處理,以達到剩余使用壽命預測的目的。在信號分析和處理中,需要對采集的聲發(fā)射信號進行預處理,以降低噪聲對有用信號的干擾。針對傳統(tǒng)的小波包閾值選取的不足,提出了利用果蠅優(yōu)化算法(Fruit Optimization Algorithm,FOA)優(yōu)化小波包閾值的方法,與經典的統(tǒng)計理論估計閾值方法相比,有著運算速度大大加快,可以實現(xiàn)全局搜索,算法易于控制等優(yōu)點。通過仿真實驗發(fā)現(xiàn),優(yōu)化后的小波包降噪比其余五種閾值估計方法進行的小波包降噪有著更大的信噪比和更低的RMS,效果更好。預處理之后的信號需進行特征提取,研究選用常用的時域特征和頻域特征作為表征信號特性的參數(shù)。通過相關系數(shù)(Correlation Coefficient,CC)確定本文特征,通過核主成分分析(Kernel Principal Component Analysis,KPCA)對特征進行降維處理,最后用馬氏距離(Mahalanobis Distance,MD)的方法建立了機械密封剩余使用壽命的單參數(shù)退化指標。研究了基于Wiener過程的剩余使用壽命預測方法,對金剛石涂層機械密封進行了剩余使用壽命預測,假定機械密封退化服從指數(shù)退化模型,為了對退化過程中的隨機性進行刻畫,在此引入維納過程,推導出了剩余使用壽命的顯式表達式,并假設模型參數(shù)服從正態(tài)分布,通過貝葉斯公式進行參數(shù)的后驗分布更新,通過最大期望算法(Expectation Maximization Algorithm,EM)進行參數(shù)估計,最后求得當前時刻的機械密封剩余使用壽命。建立的模型較為簡單,需要估計的參數(shù)較少,而且貝葉斯更新結合EM估計算法能夠充分的利用實時得到的退化數(shù)據,通過不斷迭代可以提高模型的估計精度,計算RUL時大大加快了計算速度。實驗結果表明該方法能夠有效地對產品進行RUL預測,同時隨著退化數(shù)據的累積其預測精度也在不斷提高。
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH136
【圖文】：

少故障停機時間以及停機所造成的損失，降低維護費用，提高設備有效利用率。狀態(tài)監(jiān)測通過各種測量手段，分析和判別設備狀態(tài)，為設備的性能評價、安全運行、故障診斷和壽命預測打下堅實的基礎。目前工業(yè)發(fā)展已經進入智能化時代，對設備健康狀況和剩余使用壽命的預測是保障工業(yè)生產效率和產品質量的關鍵因素，而且機械密封系統(tǒng)應該具備智能化檢測的功能，圖 1 1 揭露了隨著時間發(fā)展機械密封故障維護策略的變化，從基于人力的維修轉變?yōu)榛谥悄芑到y(tǒng)的維護。壽命預測是機械密封健康監(jiān)測中的重要組成部分，能夠避免事后維修造成的級聯(lián)事故和過度維修帶來的經濟損失，最大程度地延長密封設備的使用壽命，其對避免重大事故的發(fā)生和預知性維護具有十分重大的意義。由于實際加工中加工條件和周圍環(huán)境的差異，難以準確地確定密封件工作壽命，綜合考慮機械密封的密封性和摩擦性，建立機械密封在線監(jiān)測和壽命預測模型，可以及時地了解到工作中密封件的密封性能。構建基于聲發(fā)射傳感器的機械密封試驗裝置對機械密封整個運行周期進行狀態(tài)監(jiān)測，可以揭示密封運行過程中的特性變化，并且根據這種變化可以準確地預測出密封件的剩余壽命。

西南交通大學碩士研究生學位論文 參數(shù)的分布進行更新，得到了基于實時數(shù)據和先驗參數(shù)進行估計，使之較為真實的反映密封的當前狀聲發(fā)射信號的機械密封壽命預測實驗。首先對聲發(fā)射法對小波包閾值進行自適應尋優(yōu)，然后經過小波包了金剛石涂層的“近源”聲發(fā)射信號，通過相關系 KPCA 和馬氏距離得到單參數(shù)退化指標，最后通過密封的剩余使用壽命進行了預測。路線械密封和金剛石涂層相關理論知識的基礎上，采用對采集的聲發(fā)射信號進行降噪處理，選取了合適的特征融合方法和 Wiener 隨機過程模型對金剛石涂層線如圖 1 2 所示。

品類眾多，其中密封端面摩擦副是整個機械密部件，主要分為接觸式機械密封和非接觸式機械密封[2密封功能主要通過兩方面的力作用下實現(xiàn)的，一是彈性緊力，一是介質壓力與彈性元件壓力的壓緊。其結構簡封性能好，且可靠性高，動靜環(huán)之間的密封端面是決定的關鍵，同時也決定機械密封的工作壽命，在涂層密封異常故障的情況下代表著密封的工作壽命。由此可見，為預測涂層密封的剩余壽命提供良好的數(shù)據支撐。介紹機械密封的基本結構和工作機理，并通過信號監(jiān)測內的涂層特性變化。狀態(tài)監(jiān)測原理本結構稱端面密封，是一種應用廣泛的旋轉軸動密封，為了適結構也不盡相同，但總體來說都具有以下基本結構。

【參考文獻】

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本文編號：2767985