[發明專利]往復式機械設備故障診斷方法及裝置

在審

• 申請號: 202110003526.5
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112816195A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 汪湘湘;馮坤;朱非白;宋海峰;賈維銀
• 申請（專利權）人: 安徽容知日新科技股份有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01H17/00;G01D21/02
• 代理公司: 北京思睿峰知識產權代理有限公司 11396
• 代理人: 孟玉潔;趙愛軍

本發明公開了一種往復式機械設備故障診斷方法，在計算設備中執行，包括：獲取待測設備在一個運動周期內的振動數據，其中，待測設備為往復式機械設備；將振動數據輸入預設的自編碼模型，以便自編碼模型輸出該振動數據的重構數據，其中，自編碼模型以與待測設備同類型的設備在正常運行時的振動數據為訓練樣本訓練得出；計算振動數據與重構數據之間的重構誤差，當重構誤差大于預設的誤差閾值時，判斷待測設備發生故障。本發明一并公開了相應的計算設備。

技術領域

本發明涉及工業設備健康狀態監測技術領域，尤其涉及一種往復式機械設備的故障診斷方法及裝置。

背景技術

往復式機械設備是一種常見的機械設備，其是由電動機帶動曲柄，曲柄帶動連桿，使電動機的回轉運動變為往復運動，最后由連桿的運動推動活塞(隔膜)做往復運動的一種機械設備。往復式機械設備作為通用機械，具有進氣排氣壓力范圍廣泛、流量無限制，能源效率高，適用范圍廣等優點，被廣泛應用于石油、化工、冶金、動力等工業領域。往復式機械設備內部工作較為復雜，壓力高、易故障零部件多，在實際生產中故障率非常高。工業生產中，絕大部分往復式機械設備是往復式壓縮機，主要負責乙烯、天然氣等易燃易爆氣體和其它危險介質的壓縮和輸送等工作，一旦發生故障，若不能及時發現并排除故障，容易引發重大安全事故，造成人員傷亡、生產損失。基于此，對于往復式機械設備的故障診斷和預測性維護成為工業生產中不可忽視的部分。因此，研究往復式機械設備在線監測和故障診斷系統，利用監測系統對機組運行狀態連續、有效監測，實現故障報警、診斷具有重大意義。

目前，往復式機械設備的在線監測是利用安裝傳感器來獲取設備的溫度、聲音、振動等信息，通過分析這些狀態信息對設備進行故障診斷。主要采取的方法有工況熱力參數法、振動檢測法、氣體泄漏檢測法和油液分析法。其中，振動檢測法由于其成本低、流程簡單、檢測故障多等優點，成為現階段最主要的往復式機械設備故障診斷方法。

現有的振動檢測法采用振動傳感器采集往復式機械設備的振動信號，從振動信號中提取出相應的故障特征參數，例如振動加速度峰值、加速度有效值(RMS)、加速度波形峭度、加速度波形歪度等，針對這些故障特征參數人工設定報警閾值，當特征參數值超過報警閾值時，認為設備出現故障。

往復式機械設備的振動時域波形和往復式機械設備的工作特點高度相關。壓縮氣體的工作過程可分成膨脹、吸入、壓縮和排氣四個過程。活塞(隔膜)在缸內不斷的往復運動，使氣缸往復循環的吸入和排出氣體。在活塞(隔膜)的每一次往復中，進氣閥、出氣閥的打開關閉以及活塞(隔膜)自身的運動都會造成沖擊。這些沖擊在振動時域波形中體現為周期性的，大小相近的沖擊波形，是往復式機械設備的振動監測的重要依據。但在實際情況中，因為溫度、氣體介質、工作環境等各種因素的影響和傳感器采集到的振動數據存在的大量噪聲等原因，波形上沖擊的幅值大小會在一定范圍內的波動，沖擊的時間會發生一定的提前或滯后，整個振動波形并不能清晰地表現出的全部周期性的沖擊。例如，如圖1示出了兩個周期內的振動時域波形，二者的沖擊幅值、沖擊時間均存在差異。

而發生故障時，部分沖擊同樣表現為沖擊幅值的變化以及沖擊的提前、滯后，所以無法用故障特征參數的閾值非常清晰地區分故障和正常運作的界限。同時，工況的變化會使故障特征參數的高點不斷變化，給閾值的設定帶來困難。這些原因使得現階段針對往復式機械設備的故障診斷依然十分依賴人工經驗，即針對不同工況通過專家經驗改變障特征參數的報警閾值，使得針對往復式機械設備的振動檢測中存在故障的誤判和漏判。

發明內容

為此，本發明提供一種往復式機械設備故障診斷方法及裝置，以力圖解決或至少緩解上面存在的問題。