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《基于复合指标的往复泵柱塞_缸套磨损故障诊断.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、石油机械∀52∀CHINAPETROLEUMMACHINERY2006年第34卷第10期检测诊断*基于复合指标的往复泵柱塞缸套磨损故障诊断12段礼祥王福善(1中国石油大学(北京)机电学院2塔里木油田分公司设备科)摘要分析了往复泵柱塞缸套磨损振动诊断机理,研究了振动时域、频域特征。在传统的时域指标中,峰峰值、方差、峭度指标、裕度指标对磨损故障比较敏感,可作为诊断特征参数;新提出的高波幅值脉冲、特征频带幅值和特征频带幅值比率等3个指标进一步丰富了柱塞磨损的故障特征。用这些特征参数建立了故障诊断模型,实例表明,该模型能够正确
2、地诊断出往复泵柱塞缸套的磨损故障。关键词往复泵柱塞缸套磨损故障诊断复合指标引言往复泵柱塞缸套磨损振动诊断机理油田用往复泵在工作过程中,柱塞受往复和旋转运动的振动、液体的冲击、不平衡惯性力,加之运转中的往复泵是一个复杂多变的动态系统。输送介质具有高温、高压、腐蚀性强、含固体颗粒研究表明,往复泵机体表面振动信号不仅受内部部等特点,因此常发生严重的磨损故障,导致工作介件的影响,还与往复泵机型、运行工况、安装条质泄漏、缸内压力下降达不到工作压力,甚至无法件、冷却和润滑状态等因素有关。其中,往复泵机[1]工作,严重影响生产。因此,对柱塞缸套的磨型
3、主要影响结构振动传递特性,使相同撞击动量激损状态进行监测,防止发生恶性故障,具有重要的励下的不同机型产生不同的振动响应。运行工况影意义。响连杆侧推力和柱塞与缸套工作间隙,柱塞与缸套目前,往复泵柱塞缸套磨损的诊断方法大致的间隙又影响柱塞组横向运动历程,它们的改变都有3种:单项指标的检测,如用加速度计监测振会产生不同的柱塞组撞击动量,对这种撞击动量的[2,3]动有效值;传统的时域、频域分析,如时域识别和计算,可以实现柱塞与缸套工作间隙的振动[6]图、频域图特点分析;!应用先进的模式识别技监测。[4][5]术,如模糊分析和神经网络技术。单项指标柱塞缸套的磨损程度体现
4、为柱塞与缸壁间隙检测简便易行但故障信息容易缺失;传统时域、频的变化,间隙越大,说明磨损越严重。当间隙增大域分析虽然直观,但需要有较强的专业知识,且诊时,柱塞对缸壁的冲击力也会增大,产生的冲击振断过程难以自动完成;模糊聚类和神经网络对于识动响应也会相应增加。由于往复泵振动信号复杂,别非线性故障具有明显的优势,但需要大量样本训采集到的振动信号x(t)是许多振动信号的组[7]练网络。合,即为此,笔者分析了往复泵柱塞缸套磨损振动x(t)=xf(t)+xc(t)+xv(t)+xelse(t)(1)诊断机理,研究了振动时域、频域特征,确定了特式中xf(t)∀∀∀柱塞冲击缸壁
5、时,由间隙引起征指标,并建立了故障诊断模型,实现了柱塞缸的振动;套磨损故障的自动诊断。xc(t)∀∀∀流体冲击引起的振动;*基金项目:国家自然科学基金资助项目#西部油田设备的群诊模型及关联预测方法研究∃,编号:50375103。2006年第34卷第10期段礼祥等:基于复合指标的往复泵柱塞缸套磨损故障诊断∀53∀xv(t)∀∀∀阀落座引起的振动;了3个新的指标,即高波幅值脉冲、特征频带幅值xelse(t)∀∀∀其它振源引起的振动。和特征频带幅值比率。因此,通过对响应x(t)的时域指标、频域(1)高波幅值脉冲高波幅值脉冲指标phigh,指标的
6、分析,得到表征柱塞缸套磨损的特征参数,定义为高波幅值Xhigh和底波幅值Xbase的比值,即再建立故障诊断模型,就能实现故障的诊断。Xhighphigh=Xbase柱塞缸套磨损特征指标的确定式中,Xhigh是指离散序列中大于设定值B的所有幅n11值的绝对平均值,即Xhigh=!
7、xi
8、,
9、xi
10、>n1i=11传统时域指标的选择对于有限长度的离散时间序列x1,x2,%,B,n1为满足幅值
11、xi
12、>B的个数;Xbase是指小n2[8,9]1xi,%,xn,其主要的统计特征指标有:于设定值A的所有幅值的绝对平均值,Xbase=!n2i=1(1)峰峰值xpp=maxx
13、i-minxi,表示信号的
14、xi
15、,
16、xi
17、&A,n2为幅值满足
18、xi
19、∀A的个变化范围。式中,maxxi为数据中的最大值,minxi数。设定值A、B确定如下:A=K1xmax,B=K2xmax为数据中的最小值。n(xmax=max
20、xi
21、)。K1、K2根据实验确定,笔者1(2)平均幅值x=n!i=1
22、xi
23、。即数据绝对值在此取K1=K2=4/5。与峰值指标、脉冲指标对比可知,高波幅值脉的平均值。该指标体现了振动的总体强度。n冲指标相当于用冲击过程中的幅值平均值代替了前12(3)有效值xrms=ni!=1xi。两指标中的峰值,这是由于柱塞冲击缸套是一个过n程,在
