[發(fā)明專利]基于振動(dòng)數(shù)據(jù)功率譜的調(diào)節(jié)閥氣蝕診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010350899.5
• 申請(qǐng)日: 2020-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN111751105B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尚群立;陳倫;雷文文;楊穎穎;陳晨;陳艷宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/003
• 分類號(hào): G01M13/003;G01M7/02
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳;朱盈盈

本發(fā)明公開了基于振動(dòng)數(shù)據(jù)功率譜密度的調(diào)節(jié)閥氣蝕診斷方法，用于診斷調(diào)節(jié)閥氣蝕是否發(fā)生以及評(píng)估嚴(yán)重程度。本方法是從調(diào)節(jié)閥閥后管道的特定位置采集振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，從振動(dòng)數(shù)據(jù)的功率譜密度數(shù)據(jù)中提取出幾個(gè)特征參數(shù)，通過(guò)分析判斷特征參數(shù)，判斷該調(diào)節(jié)閥此時(shí)是否發(fā)生了氣蝕以及氣蝕的嚴(yán)重程度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)閥氣蝕診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于振動(dòng)數(shù)據(jù)功率譜的調(diào)節(jié)閥氣蝕診斷方法。

背景技術(shù)

調(diào)節(jié)閥作為過(guò)層控制系統(tǒng)中的重要執(zhí)行部件，它是是否安全穩(wěn)定可靠地運(yùn)行為重點(diǎn)關(guān)注問(wèn)題，其中，氣蝕是調(diào)節(jié)閥內(nèi)一種常見的現(xiàn)象。

氣蝕分為兩個(gè)過(guò)程，分別是閃蒸和氣蝕；閃蒸是不可壓縮流體流經(jīng)調(diào)節(jié)閥時(shí)，從縮流斷面直至閥出口的靜壓降低到等于或低于該流體在閥入口溫度下的飽和蒸汽壓時(shí)，部分液體汽化使閥后形成汽液兩相的現(xiàn)象；氣蝕為不可壓縮流體經(jīng)調(diào)節(jié)閥時(shí)，從縮流斷面直至閥出口的靜壓降低到等于或低于該流體在閥入口溫度下的飽和蒸汽壓時(shí)，部分液體汽化成氣泡，繼而靜壓又恢復(fù)到該飽和蒸汽壓時(shí)，氣泡爆裂恢復(fù)成液相的現(xiàn)象。這種氣泡產(chǎn)生和破裂的全過(guò)程稱為氣蝕，氣蝕作用對(duì)材料的侵蝕稱為氣蝕。

氣蝕對(duì)閥芯產(chǎn)生嚴(yán)重的沖刷破壞，沖刷發(fā)生在流速最大處，通常在閥芯和閥座環(huán)接觸線或附近。由于氣泡破裂，釋放能量，它會(huì)對(duì)閥造成噪聲損壞，發(fā)出類似流沙流過(guò)閥門的爆裂聲，而且釋放的能量沖刷閥芯表面，并涉及下游管道。它不僅可以影響閥門的特性曲線，而且將導(dǎo)致嚴(yán)重的噪聲、振動(dòng)、爆破沖刷和調(diào)節(jié)閥內(nèi)部件的破壞等。在這種情況下，調(diào)節(jié)閥的使用壽命縮短，工作可靠型下降，進(jìn)而引起工藝系統(tǒng)和裝置生產(chǎn)率的大幅下降。因此在實(shí)際工況中，不可避免的要考慮到氣蝕的影響并且力求避免。

實(shí)際情況中，一般沒有實(shí)驗(yàn)條件允許一個(gè)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行完整的氣蝕實(shí)驗(yàn)，來(lái)確定調(diào)節(jié)閥在什么時(shí)候發(fā)生了哪種程度的氣蝕。本發(fā)明通過(guò)分析處理調(diào)節(jié)閥后固定位置的振動(dòng)信號(hào)，來(lái)直接判斷調(diào)節(jié)閥是否發(fā)生氣蝕及評(píng)估氣蝕嚴(yán)重程度，這種方法方便快捷，環(huán)境要求低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供基于振動(dòng)數(shù)據(jù)功率譜的調(diào)節(jié)閥氣蝕診斷方法，用于診斷調(diào)節(jié)閥氣蝕是否發(fā)生以及評(píng)估其嚴(yán)重程度。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

基于振動(dòng)數(shù)據(jù)功率譜的調(diào)節(jié)閥氣蝕診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：使用采樣頻率大于10kHz的振動(dòng)加速度傳感器，使用快干膠固定于待測(cè)調(diào)節(jié)閥閥后六倍于管道公稱通徑的管道正上方位置，待工況穩(wěn)定后，設(shè)置信號(hào)采集裝置以固定采樣頻率采集固定時(shí)間段內(nèi)的振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)；

步驟二：先對(duì)采集的振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)做快速傅里葉變換獲得數(shù)據(jù)集D，然后將數(shù)據(jù)集D與其自身的復(fù)共軛相乘，獲得對(duì)應(yīng)工況振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)的功率譜密度數(shù)據(jù)和功率譜密度圖；

步驟三:從功率譜密度數(shù)據(jù)中提取相應(yīng)的參數(shù)指標(biāo)用于判斷氣蝕程度；

所得功率譜頻率范圍為0Hz-5kHz，將其分為低頻塊A(50Hz-2.5kHz)，高頻塊B(2.5kHz-5kHz),直流分量塊M(0-50Hz)；

將低頻塊A分為10塊區(qū)域，分別是A1(50-250Hz)，A2(250Hz-500Hz)，A3(500Hz-750Hz)，A4(750Hz-1000Hz)，A5(1000Hz-1250Hz)，A6(1250Hz-1500Hz)，A7(1500Hz-1750Hz)，A8(1750Hz-2000Hz)，A9(2000Hz-2250Hz)，A10(2250Hz-2500Hz)；