【摘要】： 壓縮機(jī)作為流程制造業(yè)的重要構(gòu)成裝備,其安全高效運(yùn)行對(duì)流程制造業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)至關(guān)重要。維護(hù)作為保障壓縮機(jī)安全穩(wěn)定高效運(yùn)行的重要技術(shù)手段得到了學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的廣泛關(guān)注。如何構(gòu)建先進(jìn)的壓縮機(jī)維護(hù)策略和相應(yīng)維護(hù)支撐工具是設(shè)備維護(hù)領(lǐng)域的重要研究課題。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國(guó)石油化工股份有限公司科技攻關(guān)項(xiàng)目和長(zhǎng)沙市科技計(jì)劃項(xiàng)目的支持下,對(duì)壓縮機(jī)的非線(xiàn)性故障機(jī)理、故障診斷方法、故障智能診斷技術(shù)和狀態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了深入系統(tǒng)地研究,并結(jié)合背景企業(yè)典型壓縮機(jī)組的預(yù)知維護(hù)需求設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng),主要研究工作和創(chuàng)新性研究成果有: 1、在建立轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真,分析了系統(tǒng)參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)形式的影響規(guī)律以及對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)穩(wěn)定性的影響,發(fā)現(xiàn)了如下規(guī)律: (1)、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的激勵(lì)頻率、偏心量和軸承支座質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)的分叉與混沌運(yùn)動(dòng)有決定性的影響,在滿(mǎn)足一定條件下,系統(tǒng)響應(yīng)將出現(xiàn)周期運(yùn)動(dòng)、概周期運(yùn)動(dòng)和混沌等復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)形式,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)通向和離開(kāi)混沌的途徑主要有倍周期分叉、陣發(fā)性分叉以及概周期運(yùn)動(dòng); (2)、滑動(dòng)軸承的油膜力對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有本質(zhì)影響,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)周期響應(yīng)存在著倍周期分叉和陣發(fā)性分叉等有可能使各系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)發(fā)生本質(zhì)變化的分叉現(xiàn)象,倍周期分叉和概周期運(yùn)動(dòng)是系統(tǒng)通向和離開(kāi)混沌的道路之一; (3)、從系統(tǒng)的分叉圖可以看出,系統(tǒng)響應(yīng)對(duì)參數(shù)的變化敏感,參數(shù)的微小變化可能引發(fā)系統(tǒng)響應(yīng)形式的巨大變化。 上述規(guī)律為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的故障機(jī)理與特征分析提供了理論基礎(chǔ)和依據(jù)。 2、針對(duì)分形維數(shù)對(duì)噪聲敏感的特點(diǎn),提出了關(guān)聯(lián)維數(shù)與EMD降噪相結(jié)合的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障診斷方法,通過(guò)對(duì)仿真信號(hào)的分析診斷,驗(yàn)證了該方法的有效性,為壓縮機(jī)松動(dòng)、碰摩和松動(dòng)碰摩耦合故障的診斷提供了新思路。針對(duì)廣義解調(diào)時(shí)頻分析方法特別適用于處理多分量調(diào)幅-調(diào)頻信號(hào)的特點(diǎn),提出了基于廣義解調(diào)時(shí)頻分析的壓縮機(jī)齒輪故障診斷方法,通過(guò)對(duì)齒輪啟動(dòng)過(guò)程仿真和實(shí)驗(yàn)信號(hào)的分析診斷,結(jié)果表明該方法較小波等時(shí)頻分析方法能有效性地提取齒輪振動(dòng)信號(hào)的調(diào)制特征,為齒輪故障診斷提供了新方法。 3、研究了基于案例推理的壓縮機(jī)智能診斷技術(shù),考慮到案例推理技術(shù)在智能診斷應(yīng)用中存在的案例無(wú)法共享交換與集成、推理過(guò)程不具有重用性和推理檢索方式單一等不足,設(shè)計(jì)了基于本體的案例表示方法和相應(yīng)檢索機(jī)制,實(shí)現(xiàn)了基于案例推理的設(shè)備故障智能診斷,并以某石化企業(yè)的壓縮機(jī)組為實(shí)施對(duì)象,將基于案例推理的智能診斷技術(shù)應(yīng)用于工程實(shí)踐,取得了良好的應(yīng)用效果。 4、針對(duì)壓縮機(jī)狀態(tài)預(yù)測(cè)問(wèn)題,研究提出了支持向量機(jī)與EMD結(jié)合的狀態(tài)預(yù)測(cè)方法,該預(yù)測(cè)方法不僅適用于小樣本統(tǒng)計(jì)機(jī)器學(xué)習(xí),而且在預(yù)測(cè)步數(shù)較長(zhǎng)的情況下仍然具有很好的預(yù)測(cè)效果,具有很強(qiáng)的推廣能力。對(duì)壓縮機(jī)實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)表明,該方法較單一的支持向量機(jī)預(yù)測(cè)方法在預(yù)測(cè)精度上有顯著改進(jìn)。 5、以大機(jī)組的預(yù)知維護(hù)實(shí)施為目標(biāo),研究了大機(jī)組的群監(jiān)測(cè)技術(shù),該技術(shù)利用設(shè)備機(jī)組群在結(jié)構(gòu)特性、運(yùn)行工況和技術(shù)參數(shù)等方面的相似性提升了設(shè)備監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性。以背景企業(yè)K5403壓縮機(jī)為具體監(jiān)測(cè)對(duì)象,借助軟件組態(tài)技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)和面向?qū)ο蠹夹g(shù),設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了壓縮機(jī)群監(jiān)測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、功能完善、結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展性強(qiáng),可有效應(yīng)用于流程企業(yè)壓縮機(jī)群監(jiān)測(cè)。
【圖文】：

符合低轉(zhuǎn)速工況，當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)具有較大誤差，考慮到工程實(shí)際中壓縮機(jī)通常在高轉(zhuǎn)速下工作，本文采用文獻(xiàn)[105]提出的非穩(wěn)態(tài)非線(xiàn)性油膜力模型作為系統(tǒng)的油膜力模型展開(kāi)研究。圖2.1為帶有一端軸承支座松動(dòng)的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型示意圖。轉(zhuǎn)子兩端由2個(gè)相同的滑動(dòng)軸承支承，兩端滑動(dòng)軸承處的轉(zhuǎn)子集中質(zhì)量為m1，轉(zhuǎn)子圓盤(pán)的等效集中質(zhì)量為m2，m3為軸承支座的等效集中質(zhì)量。K為彈性軸剛度，c1為轉(zhuǎn)子在軸承處阻尼系數(shù)，，c2為轉(zhuǎn)子圓盤(pán)阻尼系數(shù)，cs為支承松動(dòng)阻尼系數(shù)，ks為支承剛度

ω=700rad/s未松動(dòng)端的軸心軌跡、相圖和poincare截面圖
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：TH45

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本文編號(hào)：2635459