[發(fā)明專利]基于振動(dòng)信號(hào)的活塞桿松動(dòng)故障監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010612801.9
• 申請(qǐng)日: 2020-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111879504B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯成剛;李強(qiáng);張澤天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/00
• 分類號(hào): G01M13/00;G01H1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發(fā)明屬于往復(fù)壓縮機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種基于振動(dòng)信號(hào)的活塞桿松動(dòng)故障監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，所述監(jiān)測(cè)方法包括獲取往復(fù)壓縮機(jī)的飛輪鍵相信號(hào)，以及與飛輪鍵相信號(hào)同步采集的十字頭加速度信號(hào)；根據(jù)飛輪鍵相信號(hào)，將十字頭加速度信號(hào)按照往復(fù)壓縮機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)角區(qū)間進(jìn)行劃分，并將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為角域信號(hào)，得到十字頭加速度角域信號(hào)；計(jì)算十字頭速度換向沖擊區(qū)間內(nèi)十字頭加速度角域信號(hào)的有效值，得到監(jiān)測(cè)有效值；當(dāng)監(jiān)測(cè)有效值大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，確定活塞桿發(fā)生松動(dòng)故障；否則，確定活塞桿為正常狀態(tài)。解決了現(xiàn)有技術(shù)中活塞桿松動(dòng)故障很難觀測(cè)的缺點(diǎn)，有效的實(shí)現(xiàn)活塞桿松動(dòng)故障監(jiān)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于往復(fù)壓縮機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于振動(dòng)信號(hào)的活塞桿松動(dòng)故障監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

往復(fù)壓縮機(jī)是石油、化工等流程工業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，被要求具有很高的可靠性和安全性，往復(fù)壓縮機(jī)一旦出現(xiàn)非計(jì)劃停機(jī)，將導(dǎo)致整個(gè)工業(yè)流程中斷，嚴(yán)重影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，此外，工藝壓縮機(jī)的壓縮介質(zhì)一般為易燃、易爆等危險(xiǎn)氣體，一旦發(fā)生氣體泄漏極易導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸等危害人員安全的嚴(yán)重事故。往復(fù)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件眾多，在運(yùn)行過(guò)程伴隨著頻繁的沖擊碰撞并承受交變載荷的作用，因此極易發(fā)生故障。

其中，活塞桿故障是往復(fù)壓縮機(jī)部件故障中最嚴(yán)重的故障。活塞桿作為往復(fù)壓縮機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件，一端連接十字頭，一端深入氣缸內(nèi)部，一旦發(fā)生斷裂故障極易造成氣缸損壞，導(dǎo)致氣體泄漏，造成嚴(yán)重安全事故。為了避免活塞桿發(fā)生斷裂故障，需要在活塞桿故障的早期進(jìn)行識(shí)別，及時(shí)消除安全隱患。活塞桿松動(dòng)故障是一種常見(jiàn)的活塞桿早期故障，松動(dòng)會(huì)使活塞桿受力異常，加速疲勞裂紋的產(chǎn)生，最終導(dǎo)致活塞桿斷裂。

但是，由于活塞桿處在高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，針對(duì)活塞桿松動(dòng)故障，很難直觀的觀測(cè)活塞桿是否發(fā)生松動(dòng)，因此，需要一種往復(fù)壓縮機(jī)的活塞桿松動(dòng)故障監(jiān)測(cè)方法，來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)活塞桿是否發(fā)生松動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中活塞桿松動(dòng)故障很難觀測(cè)的缺點(diǎn)，提供一種基于振動(dòng)信號(hào)的活塞桿松動(dòng)故障監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明一方面，一種基于振動(dòng)信號(hào)的活塞桿松動(dòng)故障監(jiān)測(cè)方法，應(yīng)用于往復(fù)壓縮機(jī)活塞桿松動(dòng)故障監(jiān)測(cè)，包括以下步驟：

S1：獲取往復(fù)壓縮機(jī)的飛輪鍵相信號(hào)，以及與飛輪鍵相信號(hào)同步采集的十字頭加速度信號(hào)；其中，所述十字頭加速度信號(hào)為十字頭運(yùn)動(dòng)方向的加速度信號(hào)；

S2：根據(jù)飛輪鍵相信號(hào)，將十字頭加速度信號(hào)按照往復(fù)壓縮機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)角區(qū)間進(jìn)行劃分，并將曲軸轉(zhuǎn)角區(qū)間內(nèi)的十字頭加速度信號(hào)從時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為角域信號(hào)，得到十字頭加速度角域信號(hào)；

S3：在曲軸轉(zhuǎn)角區(qū)間內(nèi)確定十字頭速度換向沖擊區(qū)間，計(jì)算十字頭速度換向沖擊區(qū)間內(nèi)十字頭加速度角域信號(hào)的有效值，得到監(jiān)測(cè)有效值；

S4：當(dāng)監(jiān)測(cè)有效值大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，確定活塞桿發(fā)生松動(dòng)故障；否則，確定活塞桿為正常狀態(tài)。

本發(fā)明監(jiān)測(cè)方法進(jìn)一步的改進(jìn)在于：

所述S1中十字頭加速度信號(hào)的采集方法為：

在十字頭上安裝加速度計(jì)，通過(guò)加速度計(jì)監(jiān)測(cè)十字頭運(yùn)動(dòng)方向加速度，得到十字頭加速度信號(hào)。

所述加速度計(jì)膠封在殼體內(nèi)部，殼體外表面與十字頭側(cè)面固定連接；所述十字頭上設(shè)置十字頭固定節(jié)點(diǎn)，加速度計(jì)的線纜在十字頭固定節(jié)點(diǎn)上固定后引出。

所述S1還包括：

通過(guò)小波包去趨勢(shì)方法對(duì)十字頭加速度信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。

所述S3中在曲軸轉(zhuǎn)角區(qū)間內(nèi)確定十字頭速度換向沖擊區(qū)間的具體方法為：