[发明专利]一种基于相似性分析的往复压缩机信号整周期相位校准方法

权利要求书

1.一种基于相似性分析的往复压缩机信号整周期相位校准方法，其特征在于包括以下步骤：

1)针对单一往复压缩机，获得键相信号正常情况下的往复压缩机在线监测的加速度振动测点、速度振动测点、位移测点和动态压力测点信号，上述测点的数量依次为I，J，K，L；对每个加速度振动、每个速度振动、每个位移和每个动态压力测点，各提取一个单周期数据波形，加速度振动波形为A_i，i＝1～I，速度振动波形为V_j，j＝1～J，位移波形为D_k，k＝1～K，动态压力波形为P_l，l＝1～L；N代表上述测点总个数，N＝I+J+K+L；

2)对键相信号出现异常，采用额定转速采集的加速度振动、速度振动、位移、动态压力数据，提取每个加速度振动、每个速度振动、每个位移和每个动态压力测点的单个周期波形，加速度振动波形为Ax_i，速度振动波形为Vx_j，位移波形为Dx_k，动态压力波形为Px_l；

3)对信号A_i，V_j，D_k，P_l与Ax_i，Vx_j，Dx_k，Px_l进行无量纲化处理，得到去量纲后的数据波形与处理方式如下：

$\▿X_m=\frac{X_m-min\left(X\right)}{max\left(X\right)-min\left(X\right)}$

上式中：

(1)X代表某种类型的有量纲波形，

(2)代表某种类型的无量纲波形，

(3)min(X)代表有量纲波形X的最小值，

(4)max(X)代表有量纲波形X的最大值，

(5)m代表有量纲波形X的不同的数据点；

4)将数据波形与均匀划分为360段，提取每一段的如下参数：

(1)加速度振动波形：每一段的加速度值正常和异常最大值，分别分别记为与n＝1～360；

(2)速度振动波形：每一段的速度有效值正常和异常最大值，分别记为与n＝1～360；

(3)位移波形：每一段的位移值正常和异常平均值，分别记为与n＝1～360；(4)动态压力波形：每一段的压力值正常和异常平均值，分别记为与n＝1～360；

5)计算数据波形与与与与之间的相似性系数αA_i，αV_j，αD_k，αP_l，计算方法如下：

${\mathrm{\αA}}_i=\frac{\underset{n=1}{\overset{360}{\Σ}}(a_i^n-\stackrel{\‾}{a_i})\×({\mathrm{ax}}_i^n-\stackrel{\‾}{{\mathrm{ax}}_i})}{\sqrt{\underset{n=1}{\overset{360}{\Σ}}{(a_i^n-\stackrel{\‾}{a_i})}^2}\×\sqrt{\underset{n=1}{\overset{360}{\Σ}}{({\mathrm{ax}}_i^n-\stackrel{\‾}{{\mathrm{ax}}_i})}^2}},$

${\mathrm{\αV}}_j=\frac{\underset{n=1}{\overset{360}{\mathrm{\Σ}}}\left(v_j^n-\stackrel{\‾}{v_j}\right)\×\left({\mathrm{vx}}_j^n-\stackrel{\‾}{{\mathrm{vx}}_j}\right)}{\sqrt{\underset{n=1}{\overset{360}{\mathrm{\Σ}}}{\left(v_j^n-\stackrel{\‾}{v_j}\right)}^2}\×\sqrt{\underset{n=1}{\overset{360}{\mathrm{\Σ}}}{\left({\mathrm{vx}}_j^n-\stackrel{\‾}{{\mathrm{vx}}_j}\right)}^2}},$

${\mathrm{\αD}}_k=\frac{\underset{n=1}{\overset{360}{\Σ}}(d_k^n-\stackrel{\‾}{d_k})\×({\mathrm{dx}}_k^n-\stackrel{\‾}{{\mathrm{dx}}_k})}{\sqrt{\underset{n=1}{\overset{360}{\Σ}}{(d_k^n-\stackrel{\‾}{d_k})}^2}\×\sqrt{\underset{n=1}{\overset{360}{\Σ}}{({\mathrm{dx}}_k^n-\stackrel{\‾}{{\mathrm{dx}}_k})}^2}},$

${\mathrm{\αP}}_l=\frac{\underset{n=1}{\overset{360}{\Σ}}(p_l^n-\stackrel{\‾}{p_l})\×({\mathrm{px}}_l^n-\stackrel{\‾}{{\mathrm{px}}_l})}{\sqrt{\underset{n=1}{\overset{360}{\Σ}}{(p_l^n-\stackrel{\‾}{p_l})}^2}\×\sqrt{\underset{n=1}{\overset{360}{\Σ}}{({\mathrm{px}}_l^n-\stackrel{\‾}{{\mathrm{px}}_l})}^2}},$

上式中与分别代表正常和异常加速度振动波形划分为360段后峰值的平均值，与分别代表正常和异常速度振动波形划分为360段后有效值的平均值，与分别代表正常和异常位移波形划分为360段后位移值的平均值，与分别代表正常和异常动态压力波形划分为360段后压力的平均值；

6)对信号人工平移相位，每次平移的相位为Δθ，计第z次平移后的信号为相对平移的角度为Δθ*z，与与与与之间的相似性系数采用如步骤5）的公式进行计算；当Δθ*z=360时，停止计算；7）对上述步骤5）～6）所计算的全部相似性系数获得每个系数取最大值时所对应的z的取值；当存在N个系数最大值对应的Δθ*z值偏差在6°以内，对波形Ax_i，Vx_j，Dx_k，Px_l平移N个系数最大值对应相位的加权平均值，平均值需取整，实现信号整周期相位校准。

2.根据权利要求1所述的一种基于相似性分析的往复压缩机信号整周期相位校准方法，其特征在于：能够省略动态压力波形为P_l的计算，即只计算的全部相似性系数获得每个系数取最大值时所对应的z的取值；当存在全部系数最大值对应的Δθ*z值偏差在6°以内，对波形Ax_i，Vx_j，Dx_k平移全部系数最大值对应相位的加权平均值，平均值需取整，实现信号整周期相位校准。