【摘要】：近年來,機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)在國(guó)內(nèi)外得到了較大的發(fā)展,在國(guó)民生產(chǎn)中起到了重大的作用。往復(fù)壓縮機(jī)作為機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域的一部分,由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,激勵(lì)源多,對(duì)其實(shí)施故障診斷比較困難,盡管人們已對(duì)其開展了不少研究并取得了一些研究成果,但總的診斷水平還不是很高,這與其在生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀是極不相符。往復(fù)壓縮機(jī)由于其用途的廣泛性使得對(duì)其故障診斷的研究更具有重要意義。本文在吸取前人研究成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)際,并根據(jù)往復(fù)壓縮機(jī)氣閥信號(hào)的非平穩(wěn)特性,引入了智能診斷方法,較好地解決了往復(fù)壓縮機(jī)氣閥的故障診斷。 在本文中,首先根據(jù)往復(fù)壓縮機(jī)氣閥信號(hào)特點(diǎn):隨機(jī)信號(hào)、周期信號(hào)、沖擊信號(hào)等混雜在一起,以及信號(hào)特征難以提取等問題,研究了往復(fù)壓縮機(jī)氣閥信號(hào)的消噪方法和特征提取方法。通過對(duì)小波變換技術(shù)的進(jìn)一步研究,提出往復(fù)壓縮機(jī)氣閥信號(hào)處理的小波基函數(shù)選擇原則及小波包消噪的閥值選取原則。利用小波包變換對(duì)往復(fù)壓縮機(jī)的信號(hào)進(jìn)行消噪處理和特征提取,并以“能量”為元素,構(gòu)造往復(fù)壓縮機(jī)故障信號(hào)的特征,但單獨(dú)從振動(dòng)信號(hào)來看從其原始數(shù)據(jù)直接獲取的信息十分有限,為此又提出信息融合的故障特征提取方法,將往復(fù)壓縮機(jī)氣閥的壓力信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)經(jīng)小波包提取出“能量”特征后再進(jìn)行信息融合提取氣閥故障信號(hào)特征,用融合后的特征向量再進(jìn)一步進(jìn)行故障診斷。通過對(duì)實(shí)測(cè)往復(fù)壓縮機(jī)氣閥的振動(dòng)信號(hào)和壓力信號(hào)分析進(jìn)一步驗(yàn)證了方法的可行性和有效性。 研究了基于BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的往復(fù)壓縮機(jī)氣閥故障診斷方法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由于具有處理非線性和自學(xué)習(xí)以及并行計(jì)算能力,且具有在線診斷能力,使其在往復(fù)壓縮機(jī)故障診斷中有著廣泛應(yīng)用。但BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由于存在極易陷入局部極小點(diǎn)和收斂速度慢等缺點(diǎn)限制其應(yīng)用,為此在本文中利用改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從模式識(shí)別角度對(duì)往復(fù)壓縮機(jī)氣閥進(jìn)行故障診斷,獲得較好的效果,證明了方法的有效性。研究了基于資源有限人工免疫系統(tǒng)(RLAIS)的往復(fù)壓縮機(jī)氣閥故障診斷方法。由于現(xiàn)在壓縮機(jī)故障診斷需要的信息量越來越多,造成很大的信息冗余,這就需要診斷方法對(duì)信息具有較好約簡(jiǎn)能力,同時(shí),由于隨著時(shí)間的推移新的故障樣本不斷的產(chǎn)生,因此需要診斷方法具有連續(xù)學(xué)習(xí)功能,為此,提出基于有限資源的人工免疫系統(tǒng)(RLAIS)的往復(fù)壓縮機(jī)氣閥故障診斷方法,實(shí)例表明該方法具有知識(shí)表達(dá)明確、直觀性強(qiáng)、對(duì)信息數(shù)據(jù)約簡(jiǎn)能力好、魯棒性高等優(yōu)點(diǎn)。 在深入分析往復(fù)壓縮機(jī)氣閥故障診斷過程的基礎(chǔ)上,借助功能強(qiáng)大的MATLAB 語言系統(tǒng)及工具箱函數(shù)和Visual Basic 高級(jí)編程語言完成了往復(fù)壓縮機(jī)氣閥故障診斷原型系統(tǒng)軟件的開發(fā)和設(shè)計(jì),并用采集信號(hào)對(duì)診斷結(jié)果的正確性進(jìn)行了測(cè)試,效果良好,證明了此系統(tǒng)具有可用性。
【學(xué)位授予單位】：大慶石油學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：TH45
【圖文】：

p1p2pnv1v2vn即： T=[fpP，fvV] （2.19）式中 fp和 fv分別為壓力特征向量 P 和振動(dòng)特征 V 加權(quán)融合時(shí)對(duì)向量 P 和 V 加權(quán)的權(quán)重，且 fp和 fv的取值范圍為 0～1，且 fp+fv=1。fp和 fv的具體取值應(yīng)根據(jù) P 與V 在氣閥故障診斷過程中所起的作用不同進(jìn)行取值。2.6 氣閥特征提取實(shí)例分析為了驗(yàn)證本文提出方法有效性，本文以大慶天然氣公司某 2D12 往復(fù)壓縮機(jī)為例，提取了其氣閥的正常工作時(shí)、閥片彈簧損壞故障、閥片斷裂故障及閥片缺口故障時(shí)閥蓋振動(dòng)信號(hào)和缸內(nèi)壓力信號(hào)。圖2-1 至 2-5 和 2-6 至 2-9 分別是氣閥正常工作時(shí)、閥片彈簧損壞故障、閥片斷裂故障及閥片缺口故障時(shí)閥蓋振動(dòng)信號(hào)和缸內(nèi)壓力信號(hào)時(shí)域波形（本章氣閥故障以閥片彈簧損壞故障為例進(jìn)行說明）。為了對(duì)信號(hào)分析處理，首先對(duì)信號(hào)進(jìn)行消噪處理，根據(jù)往復(fù)壓縮機(jī)氣閥非平穩(wěn)信號(hào)的特點(diǎn)，采用給定閥值的方法進(jìn)行消噪，避免丟失有用信號(hào)。在本文中分別采用 Penalty 閥值消噪、Birge-Massart 閥值及缺省閥值對(duì)往復(fù)壓縮機(jī)氣閥信號(hào)進(jìn)行了消噪處理[74~79]，由于篇幅所限，只以正常信號(hào)和閥片彈簧損壞故障信號(hào)為例，消噪后信號(hào)如圖 2-10 所示。為了進(jìn)行信號(hào)消噪處理，在本文中首先對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行消噪，得出 Birge-Massart 閥值消噪處理的效果最好，其次是缺省閥值消噪處理，Penalty 閥值消噪處理效果最差。從圖 2-10 中也可以清楚看出閥片正常和故障的信號(hào)消噪處理前后效果：本文中所有信號(hào)消噪都是采用 Birge-Massart 閥值消噪處理。

p1p2pnv1v2vn即： T=[fpP，fvV] （2.19）式中 fp和 fv分別為壓力特征向量 P 和振動(dòng)特征 V 加權(quán)融合時(shí)對(duì)向量 P 和 V 加權(quán)的權(quán)重，且 fp和 fv的取值范圍為 0～1，且 fp+fv=1。fp和 fv的具體取值應(yīng)根據(jù) P 與V 在氣閥故障診斷過程中所起的作用不同進(jìn)行取值。2.6 氣閥特征提取實(shí)例分析為了驗(yàn)證本文提出方法有效性，本文以大慶天然氣公司某 2D12 往復(fù)壓縮機(jī)為例，提取了其氣閥的正常工作時(shí)、閥片彈簧損壞故障、閥片斷裂故障及閥片缺口故障時(shí)閥蓋振動(dòng)信號(hào)和缸內(nèi)壓力信號(hào)。圖2-1 至 2-5 和 2-6 至 2-9 分別是氣閥正常工作時(shí)、閥片彈簧損壞故障、閥片斷裂故障及閥片缺口故障時(shí)閥蓋振動(dòng)信號(hào)和缸內(nèi)壓力信號(hào)時(shí)域波形（本章氣閥故障以閥片彈簧損壞故障為例進(jìn)行說明）。為了對(duì)信號(hào)分析處理，首先對(duì)信號(hào)進(jìn)行消噪處理，根據(jù)往復(fù)壓縮機(jī)氣閥非平穩(wěn)信號(hào)的特點(diǎn)，采用給定閥值的方法進(jìn)行消噪，避免丟失有用信號(hào)。在本文中分別采用 Penalty 閥值消噪、Birge-Massart 閥值及缺省閥值對(duì)往復(fù)壓縮機(jī)氣閥信號(hào)進(jìn)行了消噪處理[74~79]，由于篇幅所限，只以正常信號(hào)和閥片彈簧損壞故障信號(hào)為例，消噪后信號(hào)如圖 2-10 所示。為了進(jìn)行信號(hào)消噪處理，在本文中首先對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行消噪，得出 Birge-Massart 閥值消噪處理的效果最好，其次是缺省閥值消噪處理，Penalty 閥值消噪處理效果最差。從圖 2-10 中也可以清楚看出閥片正常和故障的信號(hào)消噪處理前后效果：本文中所有信號(hào)消噪都是采用 Birge-Massart 閥值消噪處理。

圖 2-4 閥片斷裂時(shí)振動(dòng)時(shí)域波形 圖 2-5 閥片缺口時(shí)振動(dòng)時(shí)域波形Fig.2-4 Time wave of vibration of cracked valve plane Fig.2-5 Time wave of vibration of notch valve plane2-6 閥片正常壓力時(shí)域波形 2-7 彈簧損壞閥片壓力時(shí)域波形Fig.2-6 Time wave of pressure of normal valve Fig.2-7 Time wave of pressure of valve plane with deteriorated spring

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本文編號(hào)：2755927