【摘要】：往復(fù)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，激勵(lì)源多，振動(dòng)以多源沖擊信號(hào)為主，表現(xiàn)出較強(qiáng)的非平穩(wěn)、非高斯及非線性等復(fù)雜特性，采用傳統(tǒng)振動(dòng)信號(hào)分析方法無(wú)法有效提取往復(fù)壓縮機(jī)故障信息，現(xiàn)已經(jīng)成為往復(fù)壓縮機(jī)故障診斷的瓶頸問(wèn)題。振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻分析作為設(shè)備故障特征提取的先進(jìn)手段，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷過(guò)程中發(fā)揮著非常重要的作用。但是，隨著故障診斷領(lǐng)域向著往復(fù)機(jī)械設(shè)備的延伸，傳統(tǒng)的時(shí)頻故障特征提取方法面臨著挑戰(zhàn)。針對(duì)往復(fù)壓縮機(jī)復(fù)雜的振動(dòng)信號(hào)，以短時(shí)傅氏變換、Wigner-Ville分布、小波變換及HHT變換等為基礎(chǔ)的時(shí)頻分析方法，都難以識(shí)別故障的有用信息，時(shí)頻分布變得非常復(fù)雜，許多頻率成分缺乏明確物理意義。本文針對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)多源沖擊振動(dòng)特征，結(jié)合現(xiàn)代時(shí)頻分析方法的優(yōu)缺點(diǎn)，深入開(kāi)展了往復(fù)式壓縮機(jī)多源沖擊振動(dòng)時(shí)頻故障特征研究。 首先，采用小波變換、HHT等現(xiàn)代時(shí)頻處理方法對(duì)調(diào)幅、調(diào)頻及調(diào)頻調(diào)幅等仿真信號(hào)進(jìn)行了時(shí)頻特征分析，并應(yīng)用于往復(fù)式壓縮機(jī)的故障診斷，雖然取得一些效果，但仍然存在分辨率低、邊界效應(yīng)干擾等問(wèn)題，難以滿足實(shí)際應(yīng)用。 然后，根據(jù)全局頻率與瞬時(shí)頻率兩種極端性概念的局限性，提出了更具適用性的局部頻率新概念，賦予多源沖擊振動(dòng)信號(hào)有明確物理意義的頻率內(nèi)涵，從這個(gè)概念出發(fā)，通過(guò)與自適應(yīng)峰值分解方法結(jié)合，進(jìn)一步與HHT時(shí)頻分析方法進(jìn)行仿真對(duì)比，結(jié)果表明，基于局部頻率的時(shí)頻分析方法更加有效揭示了多源沖擊振動(dòng)信號(hào)的特征，為往復(fù)壓縮機(jī)故障診斷提供了一種新的手段。 最后，對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的基本工作原理、主要部件的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析，并指出了往復(fù)壓縮機(jī)測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)非平穩(wěn)性，根據(jù)上述仿真分析成果，將基于EMD的局部頻率時(shí)頻分析方法及基于自適應(yīng)峰值分解的廣義局部頻率時(shí)頻分析方法應(yīng)用于往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷，取得較為顯著的效果，，進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性和魯棒性，為大型往復(fù)壓縮機(jī)組故障診斷提供了更加豐富的故障特征信息。
[Abstract]:The reciprocating compressor has complex structure, many excitation sources, and the vibration is dominated by multi-source shock signals, showing strong complex characteristics such as non-stationary, non-Gao Si and nonlinear, etc. The traditional vibration signal analysis method can not effectively extract the fault information of reciprocating compressor, which has become the bottleneck problem in the fault diagnosis of reciprocating compressor. The time-frequency analysis of vibration signals, as an advanced method of equipment fault feature extraction, plays a very important role in the fault diagnosis of rotating machinery. However, with the extension of fault diagnosis to reciprocating machinery, the traditional time-frequency fault feature extraction method is facing a challenge. For the complex vibration signals of reciprocating compressors, the time-frequency analysis methods based on short time Fourier transform (STFT) Wigner-Ville distribution, wavelet transform and HHT transform are difficult to identify the useful information of faults, and the time-frequency distribution becomes very complex. Many frequency components lack clear physical meaning. Based on the characteristics of multi-source shock vibration of reciprocating compressor and the advantages and disadvantages of modern time-frequency analysis method, the time-frequency fault characteristics of multi-source shock vibration of reciprocating compressor are deeply studied in this paper. Firstly, the time-frequency characteristic analysis of the simulation signals such as amplitude modulation, frequency modulation and frequency modulation is carried out by using the modern time-frequency processing method such as wavelet transform and HHT, and applied to the fault diagnosis of reciprocating compressor, although some results have been obtained. However, there are still some problems such as low resolution, boundary effect interference and so on, so it is difficult to meet the practical application. Then, according to the limitation of the two extreme concepts of global frequency and instantaneous frequency, a more applicable new concept of local frequency is proposed, which endows the multi-source shock vibration signal with a clear physical meaning of frequency connotation. By combining with the adaptive peak decomposition method, the simulation results show that the time-frequency analysis method based on local frequency is more effective in revealing the characteristics of multi-source shock vibration signals than the HHT time-frequency analysis method. It provides a new method for fault diagnosis of reciprocating compressor. Finally, the basic working principle of reciprocating compressor, kinematics and dynamics of main components are analyzed, and the strong nonstationarity of test signal of reciprocating compressor is pointed out. The local frequency time-frequency analysis method based on EMD and the generalized local frequency time-frequency analysis method based on adaptive peak decomposition are applied to the fault diagnosis of reciprocating compressor. The accuracy and robustness of the method are further verified, and more abundant fault feature information is provided for fault diagnosis of large reciprocating compressor units.
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH45;TH165.3

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本文編號(hào)：2255444