離心式壓縮機半開式葉輪裂紋故障識別方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于設備故障診斷領域，具體的說是一種離心式壓縮機半開式葉輪裂紋故障識別方法。本發(fā)明采用數(shù)據(jù)采集與分析儀、加速度傳感器以及轉速傳感器利用多通道同步采集的方式，對壓縮機進口振動加速度信號和轉速信號進行了同步采集。并且對安裝有正常葉輪試驗臺和已破壞葉輪試驗臺在不同轉速下的信號進行采集。對于振動加速度信號采用小波包分解以及小波包重構的方法進行分析。本發(fā)明研究制定一種新型的離心式壓縮機半開式葉輪裂紋故障識別方法，從而解決離心式壓縮機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】離心式壓縮機半開式葉輪裂紋故障識別方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于設備故障診斷領域，具體的說是一種基于小波包分解與重構的離心式 壓縮機半開式葉輪裂紋故障在線識別方法。

【背景技術】
[0002] 葉片是葉輪機械的關鍵部件在運行中載荷復雜，工作條件苛刻，并且承受離心力、 流體動力、振動、溫差、介質等的綜合作用。因制造、安裝和工況環(huán)境降低了葉片的抗疲勞能 力，所以長期運行的轉子，會出現(xiàn)不同程度的裂紋，最終可能引起葉片斷裂，造成機組損壞。 現(xiàn)今葉輪機械正朝著重載化、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。工作條件的越來越嚴酷，導致葉片更容易發(fā)生故障。葉輪裂紋的產(chǎn)生會對整個機組的 安全運行帶來嚴重的威脅，甚至導致重大事故的產(chǎn)生。如何以相對簡單的方法和較高的準 確率實現(xiàn)動態(tài)無損檢測葉片的裂紋故障，是困擾國內外設備故障診斷工程界和學術界的難 題。
[0003] 現(xiàn)在對裂紋無損檢測常規(guī)的方法主要有超聲探傷、射線探傷、渦流探傷、磁粉探傷 和滲透法探傷等。這些方法可以有效地檢測出葉片裂紋，但大都不能對葉片裂紋進行實時 檢測，需先停機再測試。而對于許多在線檢測技術來說大多采用基于平穩(wěn)過程的經(jīng)典信號 處理方法即傅立葉分析和加窗傅立葉分析，分別僅從時域或頻域給出信號的統(tǒng)計平均結 果，無法同時兼顧信號在時域和頻域的全貌和局部化特性，而這些局部化特征往往是故障 的表征。
[0004] 小波包分解將頻帶進行多層次劃分，對多分辨率分析沒有細分的高頻部分進一步 分解，并能夠根據(jù)被分析信號的特征，自適應地選擇相應頻帶，使之與信號頻譜相匹配，從 而提高了時頻分辨率，因此小波包具有更廣泛的應用價值。小波分解一般采用經(jīng)典的快速 迭代算法：

【權利要求】
1. 一種離心式壓縮機半開式葉輪裂紋故障識別方法，其特征在于，包括以下步驟： 通過振動加速度傳感器、轉速傳感器、數(shù)據(jù)采集分析儀采集離心式壓縮機殼體的振動 加速度信號和轉速信號； 對測得的離心式壓縮機的振動信號進行小波包分解和小波包重構，獲得特征參數(shù)； 通過參照試驗獲得的裂紋判定標準與無裂紋葉輪振動信號進行對比，進而判斷出離心 式壓縮機半開式葉輪有無裂紋。
2. 根據(jù)權利要求1所述的離心式壓縮機半開式葉輪裂紋故障識別方法，其特征在于， 所述振動加速度信號和轉速信號通過設置在壓縮機進口型環(huán)位置的振動加速度傳感器和 轉速傳感器采集。
3. 根據(jù)權利要求1所述的離心式壓縮機半開式葉輪裂紋故障識別方法，其特征在于， 所述對測得的離心式壓縮機的振動信號進行小波包分解和小波包重構，獲得特征參數(shù)，具 體為： 對采集到的振動加速度信號進行小波包分解并進行小波重構后得到有效值RMS，取 RMS為葉片裂紋評定的特征參數(shù)，RMS公式如下： RMS=4fA+ ^ n~\ 其中，xn為重構信號各點對應的幅值，N為重構信號的長度。
4. 根據(jù)權利要求3所述的離心式壓縮機半開式葉輪裂紋故障識別方法，其特征在于， 所述小波重構需經(jīng)過以下過程： 對離心式壓縮機的振動信號進行小波分解，得到各個尺度上的小波系數(shù)； 將各個尺度上的小波系數(shù)分別重構為時域信號。
5. 根據(jù)權利要求1所述的離心式壓縮機半開式葉輪裂紋故障識別方法，其特征在于， 所述裂紋判定標準通過對安裝有正常葉輪試驗臺和已破壞葉輪試驗臺在不同轉速下的信 號進行采集，從而獲得葉片裂紋判定的標準。
6. 根據(jù)權利要求1所述的離心式壓縮機半開式葉輪裂紋故障識別方法，其特征在于， 所述裂紋判定標準的制定過程為： 1) 在離心式壓縮機進口型環(huán)位置布置加速度傳感器輸入軸端布置轉速傳感器； 2) 通過振動加速度傳感器、轉速傳感器和數(shù)據(jù)采集分析儀采集不同轉速下無裂紋葉輪 以及裂紋分別為30mm、50mm、70mm的葉輪振動信號，并對振動信號進行小波包分解并進行 小波包重構，建立進行葉片裂紋評定的特征參數(shù)，將數(shù)據(jù)進行對比獲得有無裂紋的判定標 準，即：各轉速工況下，待測葉片振動信號經(jīng)數(shù)據(jù)處理后得到的有效值與無裂紋葉輪信號的 有效值的比值超過1. 5時，則可判定為離心式壓縮機半開式葉輪存在裂紋故障，而且在相 同轉速下有效值越大其裂紋長度越大。
7. 根據(jù)權利要求1所述的離心式壓縮機半開式葉輪裂紋故障識別方法，其特征在于， 所述通過參照試驗獲得的裂紋判定標準與無裂紋葉輪振動信號進行對比，進而可知離心式 壓縮機半開式葉輪有無裂紋，具體為：待測葉片數(shù)據(jù)處理得到的有效值與無裂紋葉輪信號 的有效值的比值超過1. 5時，則可判定為離心式壓縮機半開式葉輪存在裂紋故障。
8. 根據(jù)權利要求1所述的離心式壓縮機半開式葉輪裂紋故障識別方法，其特征在于， 所述待測葉片數(shù)據(jù)處理得到的有效值與無裂紋葉輪信號的有效值的比值越大，則判定其裂 紋長度越大。
【文檔編號】G01M13/00GK104236871SQ201310229647
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月9日 優(yōu)先權日:2013年6月9日
【發(fā)明者】李宏坤, 王學軍, 楊樹華, 肖忠會, 張學峰, 王開宇 申請人:沈陽透平機械股份有限公司