基于壓力、振動、聲音信號的壓氣機(jī)喘振故障診斷和監(jiān)測.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)行工程中會存在各種故障，而沒有計劃的停機(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)測燃?xì)廨啓C(jī)中的一些不正?，F(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)的氣流振蕩現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)喘振，發(fā)動機(jī)音調(diào)低而沉悶，并伴有非常

2、強(qiáng)烈的機(jī)械振動，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燃?xì)廨啓C(jī)遭受嚴(yán)重破壞。因此對喘振的監(jiān)測和故障診斷顯得尤為重要。本文主要對壓氣機(jī)喘振的監(jiān)控和故障診斷進(jìn)行實驗研究，并對不同傳感器在壓氣機(jī)喘振時的時域和頻域信號進(jìn)行對比分析。壓氣機(jī)喘振實驗臺由離心式壓氣機(jī)，變速齒輪箱，三相異步電機(jī)組成。在實驗中，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)分析中選擇了五個不同工況下的喘振信號進(jìn)行分析。本文針對采集的壓力，振動，聲音信號選擇采用FFT以及小波分析作為信號處理的基本方法。采用FFT對頻域以及功率譜，能量譜進(jìn)行分析，運(yùn)用小波變換來對局部的時域信號進(jìn)行數(shù)據(jù)的降噪處理。本文通過對敲擊的聲音信號以及隨機(jī)噪聲背景下的周期聲音信號進(jìn)行分析，其結(jié)果表明對低頻區(qū)域的聲音信號使用db8系列的小波中的7層信號分解對去噪處理有著較好的效果。本文將壓力，振動，

4、聲音信號在壓氣機(jī)喘振監(jiān)測和診斷方面的優(yōu)點和缺點進(jìn)行比較。發(fā)現(xiàn)振動信號對于喘振的反應(yīng)十分不明顯。壓力傳感器無論在時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)。而聲音信號比壓力信號在幅值的變化更加明顯，變化幅度更大，同時，聲音信號的特征頻率和轉(zhuǎn)速的關(guān)系不大。所以聲音信號要比壓力和振動更適合作為壓氣機(jī)喘振的監(jiān)控和檢測信號。本文最后運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對聲音的壓氣機(jī)喘振特征信號建立診斷系統(tǒng)，當(dāng)壓氣機(jī)在正常的工況運(yùn)行區(qū)時，網(wǎng)絡(luò)