基于小波分析的往复压缩机气阀故障诊断方法研究.pdf

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1、工艺设计改造及检测检修ChinaScience&TechnologyOverview基于小波分析的往复压缩机气阀故障诊断方法研究聂福森张鹏飞z柴卓(1．沧州渤海石化工程有限公司，河北沧州061000；2．沈阳远大压缩机制造有限公司，辽宁沈阳110027)【摘要】本文针对往复压缩机气阀信号复杂、信号特征难以提取等问题，基于小波变换技术，研究了往复压缩机气阀信号的特征提取及消噪的方法。提出了用于气阀信号处理的小波基函数选择原则和波形匹配及消噪的阀值选取原则。通过对实验对往复压缩机气阀的振动和压力信号进行分析，验证了该方法的可行性和有效性。为企业现

2、场设备维修维护提供了可靠的理论数据。【关键词l往复压缩机故障诊断特征提取小波法气阀作为石化、采矿、制造和国防等行业生产线上的关键装备，往复分析来完成的【3]。气阀阀片的振动为典型的二阶欠阻尼系统，如图1式压缩机其结构复杂，在高速、高压和高温的环境下及易发生故障，所示，其中吸气阀和排气阀的结构和受力情况相同，若不考虑碰撞对往复压缩机的管理与维修，通常采用计划维修模式，维修的滞后冲击作用力的影响，阀片的运动方程如下：和被动在很大程度上影响了企业的生产效率，有时因延误故障检修+C+(H+)+口pA=0【1)降低了压缩机的使用寿命。随着故障诊断技术的

3、不断发展，目前大式中：为气阀阀片运动当量；h为阀片位移参数；C为阀片多数企业应用了具有状态监测与故障诊断功能的专业设备，远程在的粘性阻尼系数；kl为阀片运动时的弹簧刚度系数；为弹簧的预线监测系统也逐渐普及到在生产企业中。因此压缩机故障诊断技术压缩量；为推力系数；口P为阀片两侧的压力差；为阀片工作时和系统一直是工程研究人员努力和研究的目标，对该技术在实际中的受压面积。得到广泛应用具有重要意义。由于往复式压缩机结构复杂，振源多不易辨识，且各受力部件压缩机的重要部件——气阀，是控制气缸中靠气阀两侧的压受到的作用力较多，各振源的振动随时间动态变化，导

4、致作用于往力差来控制压缩机进气和排气的装置。其种类很多，常见的有环状复压缩机气阀盖的振动信号与其它随机冲击信号等混杂在一起，因阀、网状阀、碟形阀等。因其在往复压缩机工作过程中及易损耗，因受噪声的强烈干扰，特别是故障的特征信号较弱时，因故障的位置此被定义为易损件。实验研究发现气阀发生故障的概率约占压缩与信号之间的对应关系不明显而使故障特征不易被识别。机总故障率的60％以上[1】。因此及时地检测气阀故障，是保证往复从图1可知，从阀片开始撞击阀挡起，经若干次往复运动直到压缩机正常工作的重要诊断工作[21。本文结合工作实际，基于往复静止这一过程，阀片

5、对阀挡产生了多次逐渐衰减的振动信号，最后压缩机气阀信号的不平稳性的特点，采用小波分析法提取气阀的阀片和弹簧系统处于新的平衡。为分析气阀的故障，从这一时段提振动信号和压力信号的特征值，再利用特征值融合法对气阀的故取气阀的振动信号，来建立气阀故障的诊断模型。故将式(1)改写障进行诊断，解决了压缩机气阀的故障诊断过程中的信号处理问为：题。【砷口⋯+(Cl+cz)h+(kl+／c~)(H0+h)+口pA=0【2J1气阀振动信号建模对式(2)进行整理可得：田口，由于气阀阀盖的振动是气阀故障较敏感的位置，因此在气阀故+c+Kh：constj，障的诊断通常

6、是通过对阀盖的振动加速度和阀腔内的压力信号的式中：c为综合阻尼系数，c=c+c，，表示阀片的粘性阻尼系表1正常气阀振动信号特征向量表E31E32E33E34E35E36E37E弼19．230945．57311．555858．6l154．47830．58861．50120．2lO32·8．991341．70772．686965．00126．72851．01461．8l540．355238．952241．56242．573565．79266．70l11．O41l1．80340．362949．223938．24l21．824754．56517．13

7、860．71890．79120．203959．486445．90771．2l5279．99276．39670．60371．22o20．2544表2气阀弹簧损坏振动信号特征向量表BlE32E”E34E，5E36E37E381l5．7l8O33．90390．83649．83250．50690．20120．22110．O6312l6．O21631．24330．9587l0．03720．28640．12950．20350．0586316．086426．97550．96747．4774O．2568O．1268o．15760．06724l6．415729

8、．56840．53776．91450．50860．16870．18550．0378516．165827．73220．87958．56870．24890．15730．