基于随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105987809A(43)申请公布日2016.10.05(21)申请号201510069313.7(22)申请日2015.02.10(71)申请人沈阳透平机械股份有限公司地址110869辽宁省沈阳市经济技术开发区开发大路16号甲(72)发明人李宏坤伊洪丽肖忠会张学峰张晓雯孟继纲李凯华(74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限公司21002代理人徐丽(51)Int.Cl.G01M13/00(2006.01)G06F19/00(2011.01)G01N19/08(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称基于随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹检测方法(57)摘要本发明涉及基于随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹检测方法，包括对采集的压力脉动信号进行经验模式分解，获取评判叶片裂纹有无的特征频率fc；对采集的压力脉动信号进行随机共振处理，再进行频谱分析获取随机共振频谱；在随机共振频谱中寻找特征频率fc及其倍频，如果存在则提取此特征频率fc，如果不存在则判断叶片正常、无裂纹；对比得到的压力脉动信号特征频率是否为轴频，若是轴频则叶片正常，若不是轴频则存在裂纹。最后，通过对比特征频率fc与叶片应力信号的故障频率，验证本发明方法的正确性。本发明可以实现对半开式压缩机叶片裂纹进行检测，避免由于叶片的裂纹故障而引起事故。CN105987809ACN105987809A权利要求书1/1页1.基于随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹检测方法，其特征在于，包括以下步骤：a.经验模式分解与随机共振处理：对采集的压力脉动信号进行经验模式分解，获取评判叶片裂纹有无的特征频率fc；对采集的压力脉动信号进行随机共振处理，再进行频谱分析获取随机共振频谱；b.倍频分析获取特征频率：在随机共振频谱中寻找特征频率fc及其倍频，如果存在则认为fc即为所要找的特征频率，如果不存在则判断叶片正常、无裂纹；c.判别裂纹：对比得到的压力脉动信号特征频率是否为轴频，若是轴频则叶片正常，若不是轴频则存在裂纹。2.根据权利要求1所述的基于随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹检测方法，其特征在于，所述经验模式分解包括：叶片通过频率处带通滤波；对滤波信号进行包络处理；经验模式分解；对IMF信号进行FFT变换；获得低频处特征频率fc。3.根据权利要求1所述的基于随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹检测方法，其特征在于，所述随机共振处理包括：对压力脉动信号进行样条插值并进行重采样；时域拉伸整体数据除以有效值；并对随机共振中的双稳系统进行求参数；将参数代入从而保障信号在选定频率附近共振。4.根据权利要求1或3所述的基于随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹检测方法，其特征在于，所述压力脉动信号由分别安装在离心式压缩机叶轮入口、扩压器入口、扩压器出口处的压力脉动传感器采集而来，并由数据采集分析仪对压力脉动信号进行分析处理。2CN105987809A说明书1/4页基于随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹检测方法技术领域[0001]本发明属于设备故障诊断领域，具体的说是基于随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹检测方法。背景技术[0002]离心式压缩机能够通过叶轮的旋转来提升流体压力，是石化工厂的重要设备。现在，人们越来越关注离心式压缩机的高效率以及高可靠性。叶片是离心式压缩机的一个非常重要但又非常薄弱的部件，其工作环境非常恶劣常受到流体、噪声以及高温的影响。由于离心式压缩机的工作环境复杂多变，因此压缩机经常在非设计状态下运行，叶片裂纹经常发生，最终可能引起叶片断裂,造成机组损坏。然而，叶片裂纹的检测较为复杂，一直是困扰国内外设备故障诊断工程界和学术界的难题。[0003]现在对裂纹无损检测常规的方法主要有超声探伤、射线探伤、涡流探伤、磁粉探伤和渗透法探伤等，这些方法虽然都可以对叶片裂纹进行检测，但是这些方法大都不能实现对叶片裂纹的实时监测，只能停机后再测试，缺乏一定的时效性。[0004]当特征信息较为微弱时，其往往会被噪声所淹没，传统的方法是去除噪声，并把特征信息提取出来，而随机共振却是利用信号中的噪声。其将信号经过双稳系统，利用噪声能量使信号以特征信息的频率跃迁从而将特征信息提取出来。双稳系统表达式[0005][0006]其中s(t)为特征信号n(t)为白噪声，s(t)+n(t)即为实际信号，双稳系统有两个势阱，当信号比较微弱时，信号只能在一个势阱里来回震荡。当有噪声时，且其能量达到一定值，信号可在两个势阱中来回跃迁。其逃逸速率为[0007][0008]其中D为噪声强度，为势垒高度。让信号频率为逃逸速率的一半时便可发生共振。由于而且rk随a的增大而减小。因此信号中能在低频处共振，因此需要对信号进行时