離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障識別方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于設(shè)備故障診斷領(lǐng)域，具體的說是一種離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障識別方法。本發(fā)明通過振動加速度傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集離心式壓縮機(jī)的振動信號；對測得的離心式壓縮機(jī)的振動信號進(jìn)行小波分解，獲得特征參數(shù)；以采集得到的正常信號提取的特征參數(shù)為類比對象，通過預(yù)先制定的裂紋判定標(biāo)準(zhǔn)判斷離心式壓縮機(jī)半開式葉輪有無裂紋。本發(fā)明研究制定一種新型的離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障識別方法，從而解決離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋的動態(tài)檢測問題，避免由于葉片的裂紋故障而引起的事故發(fā)生。
【專利說明】離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于設(shè)備故障診斷領(lǐng)域，具體的說是一種離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]葉輪是離心式壓縮機(jī)的關(guān)鍵部件，承受離心力、流體動力、振動、溫差、介質(zhì)等的綜合作用?，F(xiàn)今葉輪機(jī)械正朝著重載化、高速化、輕型化方向發(fā)展，使葉片工作長度和工作參數(shù)不斷提高，工作條件越來越嚴(yán)酷，導(dǎo)致葉片容易發(fā)生故障。葉輪裂紋的產(chǎn)生會對整個機(jī)組的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重的威脅，甚至導(dǎo)致重大事故的產(chǎn)生。葉片故障嚴(yán)重影響離心式壓縮機(jī)等相關(guān)葉輪機(jī)械的經(jīng)濟(jì)性和安全運(yùn)行。如何以相對簡單的方法和較高的準(zhǔn)確率實(shí)現(xiàn)動態(tài)無損檢測葉片的裂紋故障，是困擾國內(nèi)外設(shè)備故障診斷工程界和學(xué)術(shù)界的難題。
[0003]目前工程中運(yùn)用的葉片裂紋無損檢測方法大多是靜態(tài)的，主要包括:磁粉探傷、超聲波檢測等，這些檢測方法對檢測條件要求十分苛刻，需要逐點(diǎn)掃描，工作量繁重，降低了檢測效率，另一個更大的缺點(diǎn)是需要停機(jī)檢修時才可以進(jìn)行檢測，這對于需要長期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)組來說無疑會造成巨大的損失。聲發(fā)射信號檢測技術(shù)是當(dāng)前工程中運(yùn)用比較廣泛的新型的動態(tài)檢測技術(shù)，其已被廣泛應(yīng)用于設(shè)備的無損檢測等領(lǐng)域，但是該種檢測技術(shù)對于連續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的葉片裂紋動態(tài)檢測仍然是無能為力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明的目的是根據(jù)離心式壓縮機(jī)及其半開式葉輪的結(jié)構(gòu)和工作條件的特點(diǎn)，研究制定一種新型的離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障識別方法，從而解決離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋的動態(tài)檢測問題，避免由于葉片的裂紋故障而引起的事故發(fā)生。
[0005]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障識別方法，將振動加速度傳感器放置在離心式壓縮機(jī)進(jìn)口管道與機(jī)殼連接部位的最佳測點(diǎn)上，通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集離心式壓縮機(jī)殼體的振動加速度信號；對測得的振動加速度信號進(jìn)行小波分解和信號的重構(gòu)，得到振動加速度信號的低頻部分頻譜圖，獲取基頻與葉片通過頻率的幅值，將二者的比值作為特征參數(shù)；通過預(yù)先制定的裂紋判定標(biāo)準(zhǔn)判斷離心式壓縮機(jī)半開式葉輪有無裂紋。
[0006]所述最佳測點(diǎn)通過以下方式確定:
[0007]I)在離心式壓縮機(jī)進(jìn)口管道與機(jī)殼連接部位的不同位置布置多個振動加速度傳感器；
[0008]2)通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集各振動加速度傳感器的振動加速度信號并進(jìn)行小波分解，確定振動加速度傳感器對葉片裂紋的最佳測點(diǎn)。
[0009]所述數(shù)據(jù)采集具有多輸入通道。
[0010]所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備集成在振動信號數(shù)據(jù)采集平臺上。[0011 ] 所述振動信號數(shù)據(jù)采集平臺實(shí)時采集離心式壓縮機(jī)的振動加速度信號，并通過程序顯示。
[0012]所述裂紋判定標(biāo)準(zhǔn)為:
[0013]I)在正常運(yùn)行工況下，采集最佳測點(diǎn)位置的振動加速度信號，進(jìn)行小波分析，獲取反映壓縮機(jī)葉片裂紋的特征參數(shù)；
[0014]2)將運(yùn)行工況下得到的特征參數(shù)與I)中得到的無裂紋特征參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，當(dāng)轉(zhuǎn)頻與葉頻的幅值比大于0.5時，則可判定為離心式壓縮機(jī)半開式葉輪存在裂紋故障。
[0015]本發(fā)明通過試驗(yàn)的方法進(jìn)行離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障識別方法的研究，對離心式壓縮機(jī)不同測試位置的測試數(shù)據(jù)對葉輪裂紋特征的反應(yīng)程度進(jìn)行了分析，最終證明在離心式壓縮機(jī)進(jìn)口型環(huán)位置所測得的振動信號更有利于后續(xù)裂紋特征參數(shù)的識別，為最佳測試位置。
[0016]本發(fā)明所述的離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障識別方法的顯著效果是:能夠通過簡單快速搭建的離心式壓縮機(jī)振動信號數(shù)據(jù)采集平臺，對離心式壓縮機(jī)若干測點(diǎn)位置進(jìn)行振動加速度信號數(shù)據(jù)采集，進(jìn)而利用編寫的基于小波分解的數(shù)據(jù)處理分析程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終通過制定的判定標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障識別。該方法能夠?qū)﹄x心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障進(jìn)行快速準(zhǔn)確的識別，進(jìn)而能夠有效避免因葉輪裂紋故障而導(dǎo)致的事故發(fā)生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是離心式壓縮機(jī)組結(jié)構(gòu)及其振動信號數(shù)據(jù)采集平臺示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明方法流程圖；
[0019]圖3是離心式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是基于小波分解的數(shù)據(jù)處理流程圖；
[0021]圖5a是小波函數(shù)隨尺度參數(shù)的變化情況；
[0022]圖5b是小波頻譜隨尺度參數(shù)的變化情況；
[0023]圖6是小波變換基函數(shù)和時頻平面分辨率示意圖；
[0024]圖7是基于小波包分析的基頻與葉頻的頻譜對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0026]如圖1-4所示，本發(fā)明的具體實(shí)施步驟如下:
[0027](—)離心式壓縮機(jī)振動信號數(shù)據(jù)采集平臺的搭建
[0028]該平臺特征在于:
[0029]( I)具有多輸入通道的數(shù)據(jù)采集設(shè)備；
[0030](2)具有實(shí)時采集與顯示離心式壓縮機(jī)振動信號的軟件模塊；
[0031]本發(fā)明所研究的是工業(yè)用離心式壓縮機(jī)，體型比較大、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此，對于該振動信號數(shù)據(jù)采集平臺的搭建過程中，特別要注意的是合適的測點(diǎn)位置布置的問題。本發(fā)明的研究過程中對于壓縮機(jī)多個測點(diǎn)位置所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析處理，最終確認(rèn)在壓縮機(jī)進(jìn)口型環(huán)位置進(jìn)行振動信號采集更適合本發(fā)明所述方法的實(shí)現(xiàn)。[0032](二)數(shù)據(jù)處理
[0033]基于小波分解的基本原理，并且根據(jù)離心式壓縮機(jī)及其半開式葉輪的結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)的特點(diǎn)，利用Matlab軟件編制了相應(yīng)的程序?qū)λ鶞y得的振動加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得特征參數(shù)。
[0034]小波變換:
[0035]令函數(shù)V⑴為基小波或母小波，則滿足=0 ο函數(shù)V⑴通過平移和伸縮產(chǎn)生函數(shù)族Va,b(t):
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障識別方法，其特征在于，將振動加速度傳感器放置在離心式壓縮機(jī)進(jìn)口管道與機(jī)殼連接部位的最佳測點(diǎn)上，通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集離心式壓縮機(jī)殼體的振動加速度信號；對測得的振動加速度信號進(jìn)行小波分解和信號的重構(gòu)，得到振動加速度信號的低頻部分頻譜圖，獲取基頻與葉片通過頻率的幅值，將二者的比值作為特征參數(shù)；通過預(yù)先制定的裂紋判定標(biāo)準(zhǔn)判斷離心式壓縮機(jī)半開式葉輪有無裂紋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障識別方法，其特征在于，所述最佳測點(diǎn)通過以下方式確定: 1)在離心式壓縮機(jī)進(jìn)口管道與機(jī)殼連接部位的不同位置布置多個振動加速度傳感器； 2)通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集各振動加速度傳感器的振動加速度信號并進(jìn)行小波分解，確定振動加速度傳感器對葉片裂紋的最佳測點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障識別方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集具有多輸入通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障識別方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備集成在振動信號數(shù)據(jù)采集平臺上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障識別方法，其特征在于，所述振動信號數(shù)據(jù)采集平臺實(shí)時采集離心式壓縮機(jī)的振動加速度信號，并通過程序顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心式壓縮機(jī)半開式葉輪裂紋故障識別方法，其特征在于，所述裂紋判定標(biāo)準(zhǔn)為: 1)在正常運(yùn)行工況下，采集最佳測點(diǎn)位置的振動加速度信號，進(jìn)行小波分析，獲取反映壓縮機(jī)葉片裂紋的特征參數(shù)； 2)將運(yùn)行工況下得到的特征參數(shù)與I)中得到的無裂紋特征參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，當(dāng)轉(zhuǎn)頻與葉頻的幅值比大于0.5時，則可判定為離心式壓縮機(jī)半開式葉輪存在裂紋故障。
【文檔編號】G01N29/04GK103630604SQ201210313309
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月29日
【發(fā)明者】李宏坤, 王學(xué)軍, 楊樹華, 丁健, 郭斌 申請人:沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司