透平机械转子系统不对中故障定量诊断监测方法研究

针对透平机械转子系统不对中故障程度难以定量诊断的问题,提出一种基于转子的状态监测数据建立转子平行不对中量与节点振动通频幅值的关系曲线来定量诊断转子平行不对中故障的方法。对平行不对中状态下的转子进行受力分析得到转子不对中激励力,通过建立的转子试验台有限元数值分析模型计算得到不同不对中激励力下的转子节点振动通频幅值,进而通过分析转子节点振动通频幅值与不对中量的对应关系曲线及转子运行正常数据对关系曲线进行修正;根据监测得到的转子节点振动通频幅值反推出转子平行不对中量,达到对平行不对中故障定量诊断的目的。最后试验验证了定量诊断方法的可行性。

基于CART决策树的柴油机故障诊断方法研究

采用一种自适应局部有效值(RMS)计算方法提取柴油机缸盖振动信号时域特征,结合分类回归树(CART)算法建立故障分类模型并进行柴油机的状态识别。通过实验获取柴油机失火和撞缸两种故障工况及正常工况下的振动数据,计算出原始信号的局部RMS后,根据自适应阈值确定点火冲击区域和非点火上止点冲击区域提取局部特征,最后将特征输入CART算法中构建分类模型来验证所提取特征的有效性。结果表明:柴油机在3种状态下的识别率均达到100%,基于CART算法和局部特征提取的方法能够有效诊断柴油机故障。

转子-轴承系统中电磁作动器的力学特性分析及实验研究

通过理论分析和实验的方法研究了电磁作动器的力学特性,建立了基于转子振动位移的电磁作动器电磁力模型;设计了电磁力模型参数识别装置,并采用最小二乘估计法进行了模型参数识别。该模型与电磁轴承力的理想模型的对比实验表明,基于转子振动位移的电磁力模型较之传统理想模型更能反映电磁作动器中实际电磁力的力学特性。

气压液体式磨床自动平衡装置控制策略与实验研究

砂轮在线动平衡装置是高速磨床上的重要组成部分。介绍了一种新型的气压液体式在线自动平衡系统,为该平衡系统提供了一种靶向控制策略。该控制策略在平衡装置执行操作前,已经准确定位不平衡量的大小和相位;平衡过程中,系统有确定目标的进行注气操作,系统振动幅值单调下降,平衡过程无错调现象。对注气操作的控制方案进行了定量分析,并选出了最优方案。实验结果表明,在多种转速下,该类平衡装置均可在15 s内有效地降低系统的不平衡振动,且振幅下降比例均在90%以上。

转子-轴承系统液体式在线自动平衡装置研究综述

针对自动平衡装置可在线调整转子-轴承系统不平衡状态、提高设备工作效率、延长设备使用周期,通过分析国内外已有液体式在线自动平衡装置,认为注液式、释液式及连续注排液式三种平衡装置均因注排液过程存在诸多缺陷。液体转移式平衡装置在平衡过程中无需注液、排液,可从根本上避免三种结构因注、排液造成的缺陷,是一种理想结构。在保持注液式平衡装置结构简单、旋转部分无可动部件等优点前提下研究开发实用的液体转移式平衡装置,是液体式平衡装置极具前途的发展方向。

往复式压缩机气量调节工况下的内模解耦PID控制策略研究

针对往复压缩机气量调节系统具有多变量强耦合的特点,设计了一种基于前馈补偿作用的内模解耦PID控制器。该控制器融合了内模控制结构灵活和PID控制易于调参的优势,应用系统辨识的方法建立了气量调节的控制数学模型;采用前馈补偿解耦并将内模控制器调整为PID结构以减少控制系统的参数数量。数值仿真试验表明:各级排气压力在设定值变化或因工艺波动情况下的调节时间均减少约60%,超调量降低至0左右,各项时域性能指标较其他控制器都为最优。研究结果表明本文提出的内模解耦PID控制器具有优异的设定值跟踪性能、解耦及鲁棒性能,具有在工业现场实际应用的前景。

随机森林算法在柴油机故障诊断中的应用

针对基于单一分类器的柴油发动机常见故障识别效果不够理想,泛化性较差等问题,结合实验数据探索了一种随机森林(Random Forest,RF)分类器,提出小波包分解和随机森林相结合的柴油发动机故障诊断方法。首先,对缸盖振动信号进行小波包分解,并利用分解所得的小波包重构系数计算各频带能量特征;然后,对小波包频带能量特征进行归一化处理,得到特征向量;最后,特征向量作为输入参数输入到随机森林算法中,训练得到分类模型,对柴油机常见故障进行识别。实验结果表明,随机森林方法相比于单一分类器可以更准确的识别出柴油机的运行状态,该方法在柴油发动机在线监测与故障诊断领域中具有良好的应用前景。

基于逐级递推回流控制的压缩机负荷连续调节系统研究

针对石化工艺生产中产量变化时压缩机无法连续调节负荷造成的能量浪费问题,设计了一种基于可编程逻辑控制器(PLC)控制的压缩机负荷连续调节电液系统,主要由S7-300 PLC、电液控制阀、液压驱动器和液压动力单元等组成。系统采用局部行程压开进气阀的控制原理,实现了压缩机负荷在0~100%范围的全量程连续调节,并根据实际工艺流程需求设计了逐级递推式的PID控制回路。该系统能够根据后端工艺的需求自动调节压缩机负荷,保证了工艺量的稳定,同时避免了原打回流方式造成的能量浪费。

变负荷工况下空压机气量调节系统参数影响研究

由于高压气体需求量的波动,往复式空压机排气量需要跟随需求的变化而改变。目前可应用的调节方式包括打回流调节、变转速调节、顶开进气阀调节等,其中顶开进气阀方式的调节效果最佳,但是带来的控制、结构改造难度也相对较大。针对往复式空压机气量调节的需求,建立了气量调节下的空压机工作循环改进模型,对网状阀的动作以及气缸内的压力变化进行分析,并针对不同的气量调节系统控制参数进行数值仿真,得到了不同的调节效果,分析了上述参数的影响,为系统优化设计奠定了方向。

基于不同退化阶段状态空间模型及粒子滤波的滚动轴承寿命预测

为解决滚动轴承全寿命数据有限及物理模型难以建立的问题,提出一种基于状态监测信息和滚动轴承退化物理模型的寿命预测方法。首先对Paris公式及Foreman公式进行改进,建立滚动轴承不同退化阶段状态空间模型,并将已知的滚动轴承物理数据及运行状态信息输入模型,利用最小二乘法对模型参数进行调整;然后利用粒子滤波算法对滚动轴承后期运行趋势进行递推预测;最后运用滚动轴承全寿命数据对所提方法进行验证,并将预测结果与单一状态空间模型及Gamma模型预测结果对比,结果表明该方法预测准确率更高,具有较强的实用性。

内燃机工况对气缸敲击振动的影响探究

为了更深入地了解内燃机工况与敲缸振动的关系,通过建立数学模型和仿真计算验证了内燃机气缸敲击振动峰峰值与发动机转速的非线性关系及与发动机负载的线性关系。内燃机扭矩平衡方程包含了发动机转速、负载和动力扭矩等信息,通过动力扭矩与活塞所受侧推力之间的几何关系将活塞径向加速度引入扭矩平衡方程,以活塞径向加速度在燃烧膨胀冲程上止点处的冲击信号峰峰值来表征敲缸振动的剧烈程度,整理后的数学模型显示加速度振动与内燃机转速为非线性关系、与负载为线性关系,经AVL-EXCITE仿真计算验证了数学模型的正确性。研究结果可以帮助在线监测系统和故障诊断人员根据敲缸振动对转速和负载的敏感性判断是否发生敲缸,为敲缸故障预警提供参考依据。

多级离心泵性能下降的动力学特性分析与诊断

针对多级离心泵运行效率下降,但缺乏有效的诊断方法,导致检维修盲目、效率低下且效果不佳的现状,基于流体动力学建立多级离心泵动力学模型,模拟分析各因素下流场分布、运动特性等相关参数的变化规律,并利用各因素下相关参数变化规律的差异性,提出了一种基于振动参数、压力、流量和电机电流等参数的多级离心泵性能下降因素区分诊断方法。最后通过实验模拟不同性能下降因素的影响情况,利用所提出方法进行分析诊断,成功区分了性能下降的原因。