基于壓力、振動(dòng)、聲音信號(hào)的壓氣機(jī)喘振故障診斷和監(jiān)測(cè).pdf

1、燃?xì)廨啓C(jī)在能源，電力，軍事領(lǐng)域正發(fā)揮著越來越重要的作用。但是燃?xì)廨啓C(jī)由于其復(fù)雜原因在運(yùn)行工程中會(huì)存在各種故障，而沒有計(jì)劃的停機(jī)將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此在發(fā)生重大的事故之前，能夠監(jiān)測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)中的一些不正常現(xiàn)象，將具有重大的意義。壓氣機(jī)的喘振是燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行中一個(gè)較為常見的故障，壓氣機(jī)喘振是氣流沿壓氣機(jī)軸線方向發(fā)生的低頻率(通常只有幾赫茲或十幾赫茲)，高振幅(強(qiáng)烈的壓強(qiáng)和氣流波動(dòng))的氣流振蕩現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)喘振，發(fā)動(dòng)機(jī)音調(diào)低而沉悶，并伴有非常

2、強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)，輕則造成燃機(jī)特性的急劇惡化，重則導(dǎo)致燃機(jī)熄火甚至于葉片斷裂而致使整臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)遭受嚴(yán)重破壞。因此對(duì)喘振的監(jiān)測(cè)和故障診斷顯得尤為重要。本文主要對(duì)壓氣機(jī)喘振的監(jiān)控和故障診斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)不同傳感器在壓氣機(jī)喘振時(shí)的時(shí)域和頻域信號(hào)進(jìn)行對(duì)比分析。壓氣機(jī)喘振實(shí)驗(yàn)臺(tái)由離心式壓氣機(jī)，變速齒輪箱，三相異步電機(jī)組成。在實(shí)驗(yàn)中，通過改變電機(jī)頻率調(diào)整壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速和閥門開度調(diào)整壓氣機(jī)的工況。并根據(jù)壓氣機(jī)的特性曲線，調(diào)整壓氣機(jī)的工況，使壓氣機(jī)在不

3、同工況下逼近壓氣機(jī)的喘振曲線。本文在數(shù)據(jù)分析中選擇了五個(gè)不同工況下的喘振信號(hào)進(jìn)行分析。本文針對(duì)采集的壓力，振動(dòng)，聲音信號(hào)選擇采用FFT以及小波分析作為信號(hào)處理的基本方法。采用FFT對(duì)頻域以及功率譜，能量譜進(jìn)行分析，運(yùn)用小波變換來對(duì)局部的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)的降噪處理。本文通過對(duì)敲擊的聲音信號(hào)以及隨機(jī)噪聲背景下的周期聲音信號(hào)進(jìn)行分析，其結(jié)果表明對(duì)低頻區(qū)域的聲音信號(hào)使用db8系列的小波中的7層信號(hào)分解對(duì)去噪處理有著較好的效果。本文將壓力，振動(dòng)，

4、聲音信號(hào)在壓氣機(jī)喘振監(jiān)測(cè)和診斷方面的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行比較。發(fā)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)對(duì)于喘振的反應(yīng)十分不明顯。壓力傳感器無論在時(shí)域上的幅值還是頻域上的特征頻率都和壓氣機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，轉(zhuǎn)速有著一定的關(guān)聯(lián)。而聲音信號(hào)比壓力信號(hào)在幅值的變化更加明顯，變化幅度更大，同時(shí)，聲音信號(hào)的特征頻率和轉(zhuǎn)速的關(guān)系不大。所以聲音信號(hào)要比壓力和振動(dòng)更適合作為壓氣機(jī)喘振的監(jiān)控和檢測(cè)信號(hào)。本文最后運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)聲音的壓氣機(jī)喘振特征信號(hào)建立診斷系統(tǒng)，當(dāng)壓氣機(jī)在正常的工況運(yùn)行區(qū)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)