往复式压缩机气阀故障诊断的小波包分析方法

论文摘要

近年来,机械设备故障诊断技术在国内外取得了较大的进展。往复式压缩机由于结构复杂,激励源多,对其故障诊断比较困难。往复式压缩机气阀的故障诊断是本文的分析重点。基于传统的故障诊断方法和经典信号分析方法之上,本文引入小波变换的方法应用到气阀振动信号的处理中去,提取出能量特征向量,这种方法可以较好的用于往复式压缩机气阀的故障诊断。本文的研究内容主要包括以下几个方面。首先是往复式压缩机的结构和力学分析,指出了往复式压缩机的振动是由曲轴、连杆和活塞机构的运动产生的。其次,对气阀进行受力分析,得出了环状阀片与升程限制器及阀座正碰撞应力的估算公式,指出高量级的动态应力是引起阀片疲劳破坏的主要原因。第三,引入小波和小波包理论,论述了小波包变换提取能量特征向量的过程,并通过实测气阀正常振动和故障振动信号,对故障机理作了分析,指出在引起气阀振动的诸多因素中,气流脉动、气阀开启关闭时阀片对阀座和升程限制器的碰撞以及往复式压缩机本身的运转对气阀的振动影响最大,其它因素可以忽略不计。第四,通过Visual Basic.NET与Matlab软件集成开发了往复式压缩机气阀的故障诊断系统,为工程应用提供了便捷的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 往复式压缩机故障诊断技术研究的背景及意义
• 1.2 设备故障诊断技术概述
• 1.2.1 基于系统数学模型的诊断方法
• 1.2.2 基于系统输入输出信号处理的诊断方法
• 1.2.3 基于人工智能的诊断方法
• 1.3 往复式压缩机故障诊断方法
• 1.3.1 往复式压缩机常见故障
• 1.3.2 往复式压缩机故障特点及故障诊断难点
• 1.3.3 故障诊断技术在压缩机上的应用
• 1.4 本文的主要工作内容
• 第二章 往复式压缩机的结构和力学分析
• 2.1 往复式压缩机概述
• 2.2 往复式压缩机的分类
• 2.2.1 按照往复式压缩机气缸中心线相对位置分类
• 2.2.2 按照往复式压缩机用途分类
• 2.2.3 按照活塞在气缸内作用情况分类
• 2.3 往复式压缩机的组成和工作原理
• 2.4 往复式压缩机的力学和振动源分析
• 2.5 气阀的结构和受力分析
• 2.5.1 气阀的组成和工作原理
• 2.5.2 气阀阀片与升程限制器正碰撞冲击应力计算
• 2.5.3 气阀阀片与阀座正碰撞冲击应力的计算
• 第三章 往复式压缩机信号的测量和采集
• 3.1 试验用往复式压缩机技术参数
• 3.2 传感器的选择与安装
• 3.3 振动信号采集系统
• 第四章 基于小波变换的往复式压缩机信号特征提取
• 4.1 小波分析方法的发展历程
• 4.2 小波变换的特点
• 4.3 常用的小波函数
• 4.4 小波包分析
• 4.5 振动信号的小波包特征向量提取过程
• 4.5.1 小波基函数的选取
• 4.5.2 小波包分解与单支重构
• 4.6 气阀振动信号特征向量提取实例
• 4.6.1 气阀的振动信号时域波形
• 4.6.2 对气阀振动信号作小波包分解
• 4.6.3 重构信号分解系数，提取特征向量
• 4.6.4 故障机理分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 往复式压缩机气阀故障诊断系统软件开发
• 5.1 编程思想的提出
• 5.2 Visual Basic.NET编程语言简介
• 5.3 Matlab软件简介
• 5.4 故障诊断软件介绍
• 5.5 程序安装
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 论文的主要结论
• 6.2 本课题研究的展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附件