[發明專利]一種往復壓縮機信號的無鍵相角域周期分割方法

有效

• 申請號: 202011419522.7
• 申請日: 2020-12-06
• 公開（公告）號: CN112814886B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 雷芙常;王瑤;孫旭;張進杰;劉雯華;王金銘
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: F04B51/00
• 分類號: F04B51/00;G06K9/00;G06T11/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種往復壓縮機信號的無鍵相角域周期分割方法屬于往復壓縮機故障診斷技術領域。本發明針對實際中往復壓縮機在線監測中鍵相信號異常甚至丟失導致故障診斷分析無法進行的問題，通過挖掘信號自身內部有效信息來完成信號整周期截取。包括步驟：1)獲得振動信號并轉化為圖像；2)確定截取窗口大小；3)識別氣閥開啟沖擊；4)計算氣閥開啟的相位并截取整周期信號。該方法實現了不安裝鍵相傳感器或鍵相傳感器故障情況下對采集的壓縮機原始信號進行整周期再分割。省去了鍵相設備高昂費用的同時避免了由于監測設備故障導致的在線監測系統無法進行有效診斷、氣量調控系統失效等問題，有效提高了壓縮機監測調控系統的可靠性。

技術領域

本發明屬于往復壓縮機故障診斷技術領域，涉及一種基于機理模型和圖像相似性識別技術的無鍵相角域周期性分割方法，可在不安裝鍵相傳感器或鍵相傳感器故障情況下對采集的壓縮機原始信號進行整周期再分割，便于后續氣量調節及故障診斷。

背景技術

往復壓縮機是石化等工業上應用量大、面廣的一種通用的核心動力裝置，安全生產與節能降耗是企業壓縮機設備的長期需求，在線監測診斷與優化調控對于壓縮機設備的重要性不言而喻。監測診斷技術與優化調控技術的基礎都是對設備狀態信號的獲取，傳感器是狀態信號獲取的主要工具。

目前傳統的往復壓縮機監測診斷系統在監測壓縮機各運動部件的振動、示功圖等的過程中以及氣量調節系統在計算設定負荷下氣閥啟閉相位時，均需要引入活塞運動的上止點信號，即鍵相信號，作為整周期分析診斷的參考點，利用該鍵相信號對振動信號、位移信號、動態壓力信號進行整周期重采樣，實現了信號與活塞在缸體內的實際位置之間的精確匹配。往復壓縮機診斷系統通常通過盤車的方法把鍵相片安裝在飛輪位置，盡管鍵相傳感器受機身振動影響不大且傳感器本身故障率低，但由于壓縮機檢修周期較短，在檢維修時容易導致鍵相傳感器錯位甚至鍵相貼塊掉落；另一方面，往復壓縮機檢修后由于飛輪或聯軸器的安裝角度變化，鍵相片在飛輪位置與活塞上止點位置對應會出現偏差，這些都將導致鍵相信號異常。

一旦鍵相傳感器及信號通路故障，在線監測系統將無法進行有效診斷、氣量調控系統失效。另外，由于其安裝位置接近飛輪且為防爆帶電元件，故鍵相傳感器出現故障情況下無法立即拆卸更換，必須要完全停機且機柜斷電后才能進行維修更換，這給壓縮機監測診斷與優化調控技術系統可靠應用帶來了極大的困難。為了解決壓縮機信號整周期重采樣對鍵相的依賴問題，提出一種往復壓縮機信號的無鍵相角域周期分割方法，通過挖掘信號自身內部有效信息來完成信號整周期截取。

發明內容

本發明涉及一種往復壓縮機信號的無鍵相角域周期分割方法，其特征在于：

第一步，獲得振動信號并轉化為圖像：

1.1確定壓縮機的額定工作轉速N，計算得到壓縮機名義工作周期時長T，即

1.2利用往復壓縮機在線監測系統的缸體測點獲得壓縮機原始振動信號，記為D_original，對信號進行轉化處理：

I)首先隨機截取時間片段為兩周期2T的一小段連續振動信號數據集D＝{d₁,d₂,…,d_α}，其中α為該段振動數據集的數據點總量，即信號集D的數據長度；

II)其次，求取該段數據絕對值中的最大值D_max＝max(|D|)，在此基礎上確定繪制圖像的縱坐標范圍為(y_min，y_max)＝(-D_max-δ，D_max+δ)，其中δ為縱坐標值增量；

III)再次，在信號數據集D的數據長度α基礎上，確定繪制圖像的橫坐標范圍為(x_min,x_max)＝(-Δ,α+Δ)，其中Δ為橫坐標值增量；