全矢譜技術(shù)及設(shè)備故障診斷應(yīng)用研究.pdf

1、設(shè)備故障診斷是基于多學(xué)科交叉的實用工程技術(shù)。故障診斷的研究宗旨是提高診斷的準(zhǔn)確率和增強技術(shù)的工程實用性。信息的獲取技術(shù)以及對信息的正確、完整、充分地利用是提高診斷準(zhǔn)確性的關(guān)鍵性、基礎(chǔ)性工作。大量的科學(xué)研究和工程實踐表明，對已獲取的信息沒有正確、充分利用是導(dǎo)致誤診和漏診的根本原因。本文以連續(xù)型過程工業(yè)的大型關(guān)鍵設(shè)備為對象，針對現(xiàn)有信息融合技術(shù)所存在的不足，從故障機理、診斷方法、產(chǎn)品開發(fā)等多方面對全矢譜技術(shù)及其應(yīng)用進行了研究。解

2、決了由于信息不完整而制約提高診斷準(zhǔn)確率的瓶頸問題，為工程應(yīng)用提供了基礎(chǔ)保障。首先，研究了齒式聯(lián)接不對中轉(zhuǎn)子的故障機理及其物理特性。依據(jù)齒式聯(lián)接不對中故障的信號特征，對齒式聯(lián)接不對中轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)反問題進行了深入研究。分別從幾何學(xué)和運動學(xué)角度揭示了在運轉(zhuǎn)和鎖定狀態(tài)下不對中轉(zhuǎn)子的故障機理，推導(dǎo)了故障狀態(tài)下輪齒的嚙合線方程。指出聯(lián)軸器在平行位移、角度位移和綜合位移故障狀態(tài)下，其軸心線回轉(zhuǎn)輪廓分別為圓柱體、雙錐體和半錐體。在鎖定

3、狀態(tài)下的故障物理特性與不平衡故障特征相似。研究表明：形如齒式聯(lián)接不對中等大型旋轉(zhuǎn)機械類典型故障，對其故障性質(zhì)的識別和診斷，依賴于旋轉(zhuǎn)機械的空間綜合信息。研究為工程實際正確識別齒式聯(lián)接不對中轉(zhuǎn)子的故障類型提供了理論依據(jù)，同時也表明進行全矢譜技術(shù)研究的必要性。第二，提出了旋轉(zhuǎn)機械同源信息融合的全矢譜分析新方法。在分析轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)特性基礎(chǔ)上，論證了在信息遺漏條件下所引起故障誤判和漏判的必然性。提出了基于同源信息融合的全矢譜分析方法。給

4、出了全矢譜方法的快速數(shù)值算法。提出了基于同源信息融合能量分析的全矢功率譜方法—強度法、回轉(zhuǎn)法、面積法和周長法，并分析了其靈敏度。確定了適合旋轉(zhuǎn)機械能量評價的基本方法。解決了旋轉(zhuǎn)機械全信息分析中頻率分辨率低、不便進行能量分析以及難以繼承以往診斷規(guī)則等問題。第三，提出了旋轉(zhuǎn)機械故障診斷的空間域分析思想。將全矢譜分析技術(shù)推廣到三維空間。推導(dǎo)了三維空間中轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)模式以及三維全矢譜分析的應(yīng)用形式。證明了在三維空間中，轉(zhuǎn)子軸心在某一

5、諧波下的回轉(zhuǎn)軌跡處于某一空間平面，且為一橢圓。經(jīng)適當(dāng)變換，可以按照二維全矢譜分析方法，對包括軸向信息在內(nèi)的三維信息進行融合，提出了三維空間全矢譜和三維空間全矢功率譜。在理論分析基礎(chǔ)上，給出了三維信息融合分析的具體方法和快速數(shù)值算法。建立了旋轉(zhuǎn)機械全信息三維空間分析的基本構(gòu)架。第四，創(chuàng)建了基于全矢譜技術(shù)的同源信息融合全信息分析體系。將旋轉(zhuǎn)機械全矢譜分析技術(shù)拓寬到除頻域分析以外的其它信號分析與數(shù)據(jù)處理應(yīng)用領(lǐng)域。提出了全矢倒頻譜

6、(FVCS)、全矢短時傅立葉變換(FSFT)、全矢維格納分布(FWVD)、全矢諧波小波包變換(FHWT)以及全矢最大熵譜(FMEM)等全新的分析方法。表明本文提出的方法可以延拓到幾乎所有常規(guī)旋轉(zhuǎn)機械信號分析領(lǐng)域，極大地拓寬了旋轉(zhuǎn)機械全信息分析的應(yīng)用范圍，構(gòu)建了同源信息融合全矢譜分析的完整體系。為開發(fā)以全矢譜技術(shù)為核心的智能分析診斷系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)。第五，構(gòu)建了基于現(xiàn)代化設(shè)備管理的遠(yuǎn)程監(jiān)測與診斷網(wǎng)絡(luò)體系。探討了基于Inte

7、rnet/Intranet遠(yuǎn)程診斷網(wǎng)絡(luò)的多重實施模式，制定了基于Browser/Server模式的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。該體系基于WEB編程技術(shù)和數(shù)據(jù)庫管理，選擇JBuilder X、J2EE和Dreamweaver MX作為開發(fā)工具。 以Win2000 Server/Linux+SQL Server+Tomcat 5.0為軟件運行平臺。該體系具有遠(yuǎn)程監(jiān)測與診斷、技術(shù)交流、技術(shù)培訓(xùn)以及數(shù)據(jù)交換等功能?？梢苑奖愕嘏c企業(yè)MIS網(wǎng)、ERP以

8、及EAM等系統(tǒng)無縫對接，為應(yīng)用基于全矢譜技術(shù)開發(fā)的系列產(chǎn)品進行設(shè)備資產(chǎn)管理提供了良好的基礎(chǔ)平臺。第六，研制開發(fā)了以全矢譜技術(shù)為核心的系列產(chǎn)品。開發(fā)了適用于大型旋轉(zhuǎn)機械的在線系統(tǒng)—eM3000設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與運行管理系統(tǒng)和適用于中、小型旋轉(zhuǎn)設(shè)備的離線系統(tǒng)—PDES設(shè)備狀態(tài)檢測與安全評價系統(tǒng)。它們以全矢譜技術(shù)為核心，以嵌入式技術(shù)為特征，以遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)為平臺?？煞奖銓嵤C組的在/離線狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、資產(chǎn)管理與安全評價。eM3000