[發明專利]一種科里奧利質量流量計的掛壁故障檢測方法

有效

• 申請號: 202010134093.2
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111397700B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 任建新;黃天興;楊鵬;張佩
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01F25/00
• 分類號: G01F25/00;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 常威威

本發明提供了一種基于振動外傳的科氏流量計掛壁故障檢測方法。通過在科氏流量計殼體外部采用外附加振動傳感器，獲取其振動外傳信號，采用盲源分離的方法對信號進行處理，提取信號的樣本熵故障特征信息，并利用BP神經網絡完成對科氏流量計的掛壁故障檢測。本發明無需對科氏流量計外殼體進行拆卸，方法實現簡單，能夠降低科氏流量計的維護成本；通過對信號進行分離處理，能夠解決振動外傳信號混合的問題，可提高故障特征識別與檢測的準確性。

技術領域

本發明屬科里奧利質量流量計故障檢測領域，具體涉及一種科里奧利質量流量計的掛壁故障檢測方法。

背景技術

科里奧利質量流量計(簡稱科氏流量計)是一種直接式質量流量儀表，儀表具有測量精度高、測量流體范圍廣、量程寬等優點，在工業領域與國防建設中得到了廣泛的應用。

科氏流量計基于科里奧利效應進行測量工作，當流體流經振動管時，由于科里奧利力的作用，振動管兩側拾振器的相位發生改變，通過測量兩者的相位差，從而達到流體質量流量檢測的目的。

但是在工業現場，科氏流量計測量的流體性質復雜，可能具有一定粘性、含有固性顆粒等，加之溫度、壓力等因素的影響，會造成振動管道內的雜質沉積，出現掛壁故障，影響了科氏流量計的正常工作。

處在掛壁故障狀態下的科氏流量計，掛壁故障若不能及時排除，會對企業造成很大的經濟損失。如果科氏流量計掛壁故障發生在一些特殊領域，如醫藥、核電、石油化工等行業，輕則會影響生產效率或造成經濟損失，重則會造成突發事故，威脅工作人員的生命安全。因此，研究可靠的掛壁故障檢測方法，對保證企業生產過程安全高效的運行、保障過程操作人員的人身安全具有重要的實踐意義和應用價值。傳統的掛壁故障檢測需要人工拆卸，費時費力，因此在高效率、專業化的掛壁故障檢測技術上有不可或缺的需求。

發明內容

針對科氏流量計振動管道出現的掛壁故障，本發明提供一種基于振動外傳的科氏流量計掛壁故障檢測方法。通過在科氏流量計殼體外部采用外附加振動傳感器，獲取其振動外傳信號，對科氏流量計出現的掛壁故障進行檢測。科氏流量計的振動外傳信號是其故障特征識別與檢測的重要信息來源，能夠敏感的反應科氏流量計工作狀態的變化，而振動外傳信號往往由若干信號混合在一起，本發明采用盲源分離的方法對振動外傳信號進行處理，提取信號的樣本熵故障特征信息，并利用BP神經網絡完成對科氏流量計的掛壁故障檢測。本發明既不會對科氏流量計的振動特性產生影響，也無需對科氏流量計外殼體進行拆卸，能夠降低科氏流量計的維護成本。

一種科里奧利質量流量計的掛壁故障檢測方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：利用外附加振動傳感器采集得到科里奧利質量流量計不同狀態下的70組振動外傳信號，其中，50組作為訓練樣本數據，另外20組作為測試樣本數據，所述的不同狀態包括正常狀態、單點掛壁狀態、單管兩點掛壁狀態、雙管兩點掛壁狀態、三點掛壁狀態和四點掛壁狀態；然后，采用EMD-FastICA盲源分離算法對振動外傳信號進行分離，得到其源信號；

所述的采用EMD-FastICA盲源分離算法對信號進行分離的具體過程為：

步驟1.1：利用EMD方法將振動外傳信號x(t)分解為若干本征模態信號X₁(t),X₂(t),…,X_n(t)，其中，X_i(t)表示第i個本征模態信號，i＝1,…,n，n表示分解得到的本征模態信號個數；

步驟1.2：所有本征模態信號與原信號重構組成多通道觀測信號X(t)＝[x(t),X₁(t),X₂(t),…,X_n(t)]^T，其中，X(t)表示重構得到的多通道觀測信號；