[发明专利]往复式压缩机运行状态监测方法、系统、设备及存储介质

权利要求书

1.一种往复式压缩机运行状态监测方法，其特征在于，包括如下过程：

对采集到的压缩机振动信号进行预处理，得到压缩机每个运行周期的振动信号样本；

根据采集到的压缩机气缸内动态压力和键相信号，得到压缩机每个运行周期的p-V图；

对每个振动信号样本进行特征提取，得到振动信号样本的特征；

对每个运行周期的p-V图进行特征提取，得到p-V图特征；

将压缩机同一运行周期的振动信号样本的特征和p-V图特征合并到一起，得到压缩机该运行周期的特征向量；

计算每个特征向量的马氏距离，并将得到的马氏距离与预设的马氏距离阈值进行比较，判断压缩机的运行状态；

压缩机的每个运行周期包括膨胀过程、压缩过程、进气过程和排气过程，p-V图特征包括膨胀过程的特征、压缩过程的特征、进气过程的特征和排气过程的特征；

对每个运行周期的p-V图进行特征提取，得到p-V图特征的过程包括：

其中，对于膨胀过程：使用击中或击不中变换方法，统计p-V图中膨胀过程中的不同特征像素结构元素的数目，利用不同特征像素结构元素的数目以及三角合成原理，得到代表膨胀过程线斜率的综合角度，将该综合角度作为膨胀过程线的特征，膨胀过程线的特征作为膨胀过程的特征；

对于压缩过程：使用击中或击不中变换方法，统计p-V图压缩过程中的不同特征像素结构元素的数目，利用不同特征像素结构元素的数目以及三角合成原理，得到代表压缩过程线斜率的综合角度，将该综合角度作为压缩过程线的特征，压缩过程线的特征作为压缩过程的特征；

对于进气过程的特征：将p-V图中进气过程线向垂直于p-V图中V坐标轴方向进行投影，将投影后的结果在V坐标轴方向像素长度上等分为若干份，分别统计每份中像素点的数量，将每份中像素点的数量依次排列得到垂直投影特征向量，将该垂直投影特征向量作为进气过程的特征；

对于排气过程的特征：将p-V图中排气过程线向垂直于p-V图中V坐标轴方向进行投影，将投影后的结果在V坐标轴方向像素长度上等分为若干份，分别统计每份中像素点的数量，将每份中像素点的数量依次排列得到垂直投影特征向量，将该垂直投影特征向量作为排气过程的特征；

对于膨胀过程和压缩过程，p-V图中不同特征像素结构元素包括第一类特征像素结构元素、第二类特征像素结构元素和第三类特征像素结构元素：

其中，第一类特征像素结构元素包含两个相邻的像素，这两个相邻的像素的其中一条对角线共线，且共线的对角线倾斜方向为向p-V图中的p轴方向倾斜；

第二类特征像素结构元素包含两个相邻的像素，这两个相邻的像素具有一条共同的边，这两个相邻的像素为平行于p-V图中p轴方向上的两个像素；

第三类特征像素结构元素包含两个相邻的像素，这两个相邻的像素具有一条共同的边，这两个相邻的像素为平行于p-V图中V轴方向上的两个像素。

2.根据权利要求1所述的一种往复式压缩机运行状态监测方法，其特征在于，对每个振动信号样本进行特征提取，得到振动信号样本的特征的过程包括：

采用局部均值分解的方法将每个振动信号样本进行分解；

对每个振动信号样本提取局部均值分解得到的前若干个PF分量的均方根、峰值因子、方差、峰度、偏度和信息熵，将每个振动信号样本的前若干个PF分量的均方根、峰值因子、方差、峰度、偏度和信息熵作为该振动信号样本的特征。

3.根据权利要求2所述的一种往复式压缩机运行状态监测方法，其特征在于，对每个振动信号样本提取局部均值分解得到的前3~4个PF分量的均方根、峰值因子、方差、峰度、偏度和信息熵。

4.根据权利要求1所述的一种往复式压缩机运行状态监测方法，其特征在于，预设的马氏距离阈值得确定过程包括：

获取压缩机在正常工况下的多个周期的振动信号样本和p-V图；

对每个振动信号样本进行特征提取，得到振动信号样本的特征；

对每个运行周期的p-V图进行特征提取，得到p-V图特征；

将压缩机同一运行周期的振动信号样本的特征和p-V图特征合并到一起，得到压缩机该运行周期的特征向量；

计算每个特征向量的马氏距离，得到所述若干周期对应的马氏距离，将其中马氏距离的最大值作为预设的马氏距离阈值。