[发明专利]一种往复压缩机信号的无键相角域周期分割方法

说明书

一种往复压缩机信号的无键相角域周期分割方法属于往复压缩机故障诊断技术领域。本发明针对实际中往复压缩机在线监测中键相信号异常甚至丢失导致故障诊断分析无法进行的问题，通过挖掘信号自身内部有效信息来完成信号整周期截取。包括步骤：1)获得振动信号并转化为图像；2)确定截取窗口大小；3)识别气阀开启冲击；4)计算气阀开启的相位并截取整周期信号。该方法实现了不安装键相传感器或键相传感器故障情况下对采集的压缩机原始信号进行整周期再分割。省去了键相设备高昂费用的同时避免了由于监测设备故障导致的在线监测系统无法进行有效诊断、气量调控系统失效等问题，有效提高了压缩机监测调控系统的可靠性。

技术领域

本发明属于往复压缩机故障诊断技术领域，涉及一种基于机理模型和图像相似性识别技术的无键相角域周期性分割方法，可在不安装键相传感器或键相传感器故障情况下对采集的压缩机原始信号进行整周期再分割，便于后续气量调节及故障诊断。

背景技术

往复压缩机是石化等工业上应用量大、面广的一种通用的核心动力装置，安全生产与节能降耗是企业压缩机设备的长期需求，在线监测诊断与优化调控对于压缩机设备的重要性不言而喻。监测诊断技术与优化调控技术的基础都是对设备状态信号的获取，传感器是状态信号获取的主要工具。

目前传统的往复压缩机监测诊断系统在监测压缩机各运动部件的振动、示功图等的过程中以及气量调节系统在计算设定负荷下气阀启闭相位时，均需要引入活塞运动的上止点信号，即键相信号，作为整周期分析诊断的参考点，利用该键相信号对振动信号、位移信号、动态压力信号进行整周期重采样，实现了信号与活塞在缸体内的实际位置之间的精确匹配。往复压缩机诊断系统通常通过盘车的方法把键相片安装在飞轮位置，尽管键相传感器受机身振动影响不大且传感器本身故障率低，但由于压缩机检修周期较短，在检维修时容易导致键相传感器错位甚至键相贴块掉落；另一方面，往复压缩机检修后由于飞轮或联轴器的安装角度变化，键相片在飞轮位置与活塞上止点位置对应会出现偏差，这些都将导致键相信号异常。

一旦键相传感器及信号通路故障，在线监测系统将无法进行有效诊断、气量调控系统失效。另外，由于其安装位置接近飞轮且为防爆带电元件，故键相传感器出现故障情况下无法立即拆卸更换，必须要完全停机且机柜断电后才能进行维修更换，这给压缩机监测诊断与优化调控技术系统可靠应用带来了极大的困难。为了解决压缩机信号整周期重采样对键相的依赖问题，提出一种往复压缩机信号的无键相角域周期分割方法，通过挖掘信号自身内部有效信息来完成信号整周期截取。

发明内容

本发明涉及一种往复压缩机信号的无键相角域周期分割方法，其特征在于：

第一步，获得振动信号并转化为图像：

1.1确定压缩机的额定工作转速N，计算得到压缩机名义工作周期时长T，即

1.2利用往复压缩机在线监测系统的缸体测点获得压缩机原始振动信号，记为D_original，对信号进行转化处理：

I)首先随机截取时间片段为两周期2T的一小段连续振动信号数据集D＝{d₁,d₂,…,d_α}，其中α为该段振动数据集的数据点总量，即信号集D的数据长度；

II)其次，求取该段数据绝对值中的最大值D_max＝max(|D|)，在此基础上确定绘制图像的纵坐标范围为(y_min，y_max)＝(-D_max-δ，D_max+δ)，其中δ为纵坐标值增量；

III)再次，在信号数据集D的数据长度α基础上，确定绘制图像的横坐标范围为(x_min,x_max)＝(-Δ,α+Δ)，其中Δ为横坐标值增量；