【摘要】：往復(fù)壓縮機廣泛應(yīng)用于石油化工工業(yè)等領(lǐng)域,保證其安全穩(wěn)定運行是設(shè)備維護工作的重點,因此開展往復(fù)壓縮機故障診斷的研究工作有著重要的現(xiàn)實意義與經(jīng)濟價值。雖然近年來機械設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究在國內(nèi)外得到了較大發(fā)展,但是由于往復(fù)壓縮機具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、激勵源眾多等特點,使測試信號具有較強的非平穩(wěn)性,而現(xiàn)有的信號分析方法在處理非平穩(wěn)信號時存在時頻分辨率低等缺陷,使得往復(fù)壓縮機故障診斷技術(shù)至今仍未達到實用程度。而Hilbert-Huang變換(HHT)方法的出現(xiàn),為非平穩(wěn)信號的分析提供了新方法,也為往復(fù)壓縮機故障診斷提供了新手段,但其存在的缺陷仍然難以滿足實際應(yīng)用。為了使HHT方法能夠有效地應(yīng)用于往復(fù)壓縮機故障診斷,本文以2D12型往復(fù)壓縮機為研究對象,結(jié)合HHT方法的優(yōu)缺點,針對往復(fù)壓縮機的故障診斷技術(shù)開展了一系列研究工作。 首先對往復(fù)壓縮機的基本工作原理、主要部件的運動學(xué)及動力學(xué)進行分析,指出了往復(fù)壓縮機測試信號的強非平穩(wěn)性,提出了適于驅(qū)動機構(gòu)及氣閥振動的分析數(shù)據(jù)選取原則。 其次,通過HHT方法與小波(包)變換等傳統(tǒng)信號處理方法對調(diào)幅、調(diào)頻及調(diào)頻調(diào)幅等仿真信號的大量對比分析,指出HHT方法更適于分析非平穩(wěn)信號,可以用于往復(fù)壓縮機的故障診斷。 接著,對HHT方法在仿真分析及往復(fù)壓縮機實際測試信號分析中出現(xiàn)的端點效應(yīng)、模態(tài)混疊、虛假模態(tài)及模態(tài)裂解缺陷,在分析了產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上,提出了相應(yīng)的解決方法,主要體現(xiàn)在：(1)根據(jù)實際測試數(shù)據(jù)點較多的特點,提出了在分析數(shù)據(jù)始末兩端設(shè)置“污染隔離區(qū)”的方法；(2)根據(jù)往復(fù)壓縮機測試信號中由于具有脈沖信息及頻率成分接近導(dǎo)致模態(tài)混疊的現(xiàn)象,提出了分段三次Hermite插值多項式法替代傳統(tǒng)的三次樣條插值法構(gòu)造極值包絡(luò)線；(3)根據(jù)往復(fù)壓縮機測試信號因高頻噪聲等因素的影響使固有模態(tài)函數(shù)出現(xiàn)模態(tài)裂解現(xiàn)象,提出了局部信號毛刺消除法；(4)根據(jù)經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解算法產(chǎn)生的虛假模態(tài)現(xiàn)象及往復(fù)壓縮機測試信號的非平穩(wěn)性,提出了去除虛假模態(tài)的局部相關(guān)分析法。經(jīng)仿真分析表明,以上四種方法均有效解決了HHT方法的缺陷,促進了其應(yīng)用于往復(fù)壓縮機的故障診斷。 最后,根據(jù)以上仿真分析成果,將HHT方法應(yīng)用于往復(fù)壓縮機驅(qū)動機構(gòu)故障診斷,從時頻分析角度有效診斷了連桿大頭瓦間隙大、連桿小頭瓦間隙大與十字頭間隙大三種故障,驗證了驅(qū)動機構(gòu)故障診斷分析數(shù)據(jù)選取原則的正確性,降低了測點過多導(dǎo)致故障診斷的難度；根據(jù)最大熵譜分析適于短數(shù)據(jù)分析的優(yōu)點及噪聲對該方法的影響,結(jié)合HHT方法自適應(yīng)去噪的優(yōu)勢,提出了基于HHT與最大熵譜分析的方法,較好地應(yīng)用于往復(fù)壓縮機氣閥故障診斷中,結(jié)果表明隨著氣閥狀態(tài)的不同,氣閥的特征頻率也具有明顯的差別。
【圖文】：

來說明氣閥故障的分析數(shù)據(jù)選取原則。圖中A點為外止點，蓋側(cè)氣缸內(nèi)氣體在活塞作用下歷經(jīng)膨脹(A一B)、吸氣(B一C)、壓縮(C一D)與排氣(D一E)四個過程構(gòu)成一個工作循環(huán)(圖2.8中粗實線HE所示)。在膨脹過程中，吸氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)，所以在圖中A一B階段的吸氣閥閥蓋振動加速度幅值較小。在吸氣階段，吸氣閥閥片在缸內(nèi)外壓差力與氣閥彈簧力等共同作用下，由B點開啟，撞向升程限制器，此時形成了第一個較大的沖擊波峰，經(jīng)過若干次反彈后，，最后緊貼在升程限制器上。當吸氣過程終了時，吸氣閥在C點開始關(guān)閉，吸氣閥閥片在缸內(nèi)外壓力差與氣閥彈簧力等共同作用下，落回并撞擊閥座，所以在圖中Cl處形成了沖擊波形

第三章HHT方法分析、(&)一:(fn)一藝fn。一竿n二0k=0，1，一，刀‘1扭(k)}的離散傅里葉逆變換為:1織，、i竺n九一云乞X認為“湯，k=0n=0，1，…，乃入1.4)中，n是對時域的離散化，k是對頻域的離散化，并且它們都是以N傅里葉變換序列{x(的}是以2二為周期，且具有共扼對稱性。里葉變換的公式可以知道其物理意義是，把信號式O分解成許多不同函數(shù)的線性疊加，實現(xiàn)時域向頻域的轉(zhuǎn)換，進而可以對信號進行分析。的離散化數(shù)據(jù)點的范圍可以看出，這種轉(zhuǎn)換是在全時域的條件下進行個弊端，即不適于分析具有頻率時變的非平穩(wěn)信號。舉兩個例子來說用性及局限性。lll‘41.1件!444
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TH45

【引證文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 翟進乾;配電線路在線故障識別與診斷方法研究[D];重慶大學(xué);2012年

本文編號：2623615