【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)行對流程制造業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營至關(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。本文在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國石油化工股份有限公司科技攻關(guān)項(xiàng)目和長沙市科技計(jì)劃項(xiàng)目的支持下,對壓縮機(jī)的非線性故障機(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)開發(fā)了相應(yīng)的監(jiān)測系統(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)非線性動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,通過計(jì)算機(jī)仿真,分析了系統(tǒng)參數(shù)變化對系統(tǒng)響應(yīng)形式的影響規(guī)律以及對系統(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)的激勵頻率、偏心量和軸承支座質(zhì)量對系統(tǒng)的分叉與混沌運(yùn)動有決定性的影響,在滿足一定條件下,系統(tǒng)響應(yīng)將出現(xiàn)周期運(yùn)動、概周期運(yùn)動和混沌等復(fù)雜的運(yùn)動形式,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)通向和離開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; (2)、滑動軸承的油膜力對系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(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)動是系統(tǒng)通向和離開混沌的道路之一; (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、針對分形維數(shù)對噪聲敏感的特點(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,通過對仿真信號的分析診斷,驗(yàn)證了該方法的有效性,為壓縮機(jī)松動、碰摩和松動碰摩耦合故障的診斷提供了新思路。針對廣義解調(diào)時頻分析方法特別適用于處理多分量調(diào)幅-調(diào)頻信號的特點(diǎn),提出了基于廣義解調(diào)時頻分析的壓縮機(jī)齒輪故障診斷方法,通過對齒輪啟動過程仿真和實(shí)驗(yàn)信號的分析診斷,結(jié)果表明該方法較小波等時頻分析方法能有效性地提取齒輪振動信號的調(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)用中存在的案例無法共享交換與集成、推理過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、針對壓縮機(jī)狀態(tài)預(yù)測問題,研究提出了支持向量機(jī)與EMD結(jié)合的狀態(tài)預(yù)測方法,該預(yù)測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)測步數(shù)較長的情況下仍然具有很好的預(yù)測效果,具有很強(qiáng)的推廣能力。對壓縮機(jī)實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)的預(yù)測表明,該方法較單一的支持向量機(jī)預(yù)測方法在預(yù)測精度上有顯著改進(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)測對象,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)開發(fā)了壓縮機(jī)群監(jiān)測系統(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。
【圖文】：

符合低轉(zhuǎn)速工況，當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時具有較大誤差，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)非線性油膜力模型作為系統(tǒng)的油膜力模型展開研究。圖2.1為帶有一端軸承支座松動的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)簡化模型示意圖。轉(zhuǎn)子兩端由2個相同的滑動軸承支承，兩端滑動軸承處的轉(zhuǎn)子集中質(zhì)量為m1，轉(zhuǎn)子圓盤的等效集中質(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)子圓盤阻尼系數(shù)，cs為支承松動阻尼系數(shù)，ks為支承剛度

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

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本文編號：2635459