[發(fā)明專利]一種基于VMD和Wigner-Ville的高壓隔膜泵單向閥故障診斷方法

在審

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• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN109282985A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃國勇;吳漫;吳建德;王曉東;葉波;范玉剛;鄒金慧;馮早
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: G01M13/003
• 分類號: G01M13/003
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于VMD和Wigner?Ville的高壓隔膜泵單向閥故障診斷方法，首先利用加速度傳感器采集高壓隔膜泵單向閥在故障狀態(tài)、正常狀態(tài)下的振動信號，然后采用VMD方法分別對采集到的各狀態(tài)下的信號進(jìn)行分解，然后對故障振動信號、正常振動信號的k個模態(tài)分量分別基于中心頻率觀察法篩選出IMF分量，分別計算篩選出的各IMF分量的Wigner?Ville分布，再分別將各模態(tài)分量的Wigner?Ville分布結(jié)果分別進(jìn)行線性疊加，得到故障、正常振動信號的Wigner?Ville分布，采集高壓隔膜泵單向閥的振動信號，并將振動信號與故障振動信號、正常振動信號的Wigner?Ville分布對比，提取故障特征，對故障進(jìn)行診斷，本發(fā)明方法實現(xiàn)了對單向閥狀態(tài)信息的全面、有效表征，并且有效實現(xiàn)了高壓隔膜泵單向閥的故障診斷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于VMD和Wigner-Ville的高壓隔膜泵單向閥故障診斷方法，屬于高壓隔膜泵故障診斷領(lǐng)域。

背景技術(shù)

往復(fù)式高壓隔膜泵是輸送高溫、高腐蝕固液兩相介質(zhì)的長距離、高揚程的核心動力 設(shè)備。單向閥作為高壓隔膜泵核心機(jī)械零部件之一，其工作狀態(tài)直接影響設(shè)備的整體性能及工作效率，且其運行過程中易受到往復(fù)運動、旋轉(zhuǎn)運動及流體運動等多種類型 振源的激勵，使得單向閥的振動信號非常復(fù)雜，致使單向閥的故障具有突發(fā)性、并發(fā) 性、多源性、非平穩(wěn)性和非線性等特點，如果能在單向閥失效初期發(fā)現(xiàn)故障溯源并及 時排除隱患，具有重要意義。在單向閥故障的早期階段，沖擊成分能量所占比例較小， 且由于旋轉(zhuǎn)運動和流體動力的干擾，會被引入到單向閥振動信號中形成噪聲。故能有 效地實現(xiàn)單向閥的早期故障診斷成為了該領(lǐng)域的一大難點。

近些年來，國內(nèi)外學(xué)者以柴油機(jī)、壓縮機(jī)、離心泵、內(nèi)燃機(jī)等典型往復(fù)式機(jī)械設(shè)備為重點研究對象，展開基于故障機(jī)理及基于信號分析的故障診斷方法的研究。高壓隔 膜泵作為往復(fù)式的典型設(shè)備之一，目前其研究僅限于曲軸、泵閥等零部件機(jī)理特性的 研究，尚未建立起高壓隔膜泵整體的系統(tǒng)動力學(xué)模型，無法系統(tǒng)地揭示隔膜泵系統(tǒng)的 機(jī)理特征；

國內(nèi)外學(xué)者針對往復(fù)泵泵閥開展了大量的研究工作，段禮祥通過對比正常泵閥和故 障泵閥的細(xì)化譜實現(xiàn)往復(fù)泵泵閥的故障診斷；段禮祥在基于Volterra級數(shù)的提升小波變 換的文章中，實現(xiàn)了往復(fù)泵的磨損故障；徐長航提出一種基于EMD和Wigner-Ville在 往復(fù)泵泵閥振動信號特征提取中的應(yīng)用；上述的方法為高壓隔膜泵單向閥的故障診斷 提供了相應(yīng)的借鑒和參考，但存在局限性，如EMD存在端點效應(yīng)，模態(tài)混疊，算法效 率低等問題。對此，2014年Dragomiretskiy和Zosso提出的一種信號自適應(yīng)處理的新 方法-變分模態(tài)分解(Variational Mode Decomposition,VMD)，該方法采用一種非遞歸 的處理策略，通過迭代搜尋變分模型的最優(yōu)解來實現(xiàn)信號頻域的自適應(yīng)分解，分解精 度高且有效避免模式混淆的問題。鑒于VMD算法的優(yōu)越性，筆者將其引入高壓隔膜 泵單向閥的故障診斷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對高壓隔膜泵單向閥的故障診斷中故障特征信息難以提取提取的問題， 提出一種基于VMD和Wigner-Ville的高壓隔膜泵單向閥故障診斷方法，實現(xiàn)高壓隔膜泵單向閥的故障特征提取和故障診斷。

VMD為變分模態(tài)分解，Wigner–Ville為魏格納—維利分布。