[发明专利]平行轴齿式压缩机临界负荷故障诊断方法

摘要

一种平行轴齿式压缩机临界负荷故障诊断方法属于旋转机械振动状态监测与故障诊断领域。本发明涉及平行轴齿式压缩机实时在线监测，通过对压缩机转轴振动信号、键相信号以及入口导叶反馈信号的采集和处理，判断机组运行转速条件以及入口导叶反馈条件，进一步将计算的通频特征值与机组报警与值比较，判断振动通频趋势条件，同时结合快速傅里叶变换(FFT)算法计算转子振动信号的频谱，得到转频幅值与通频特征值的比值，根据比值定量的判断转轴振动主导频率条件，根据判定条件，实时在线诊断平行轴齿式压缩机组是否发生临界负荷故障。本发明具有方法科学，结论可靠，能够实现平行轴齿式压缩机临界负荷故障实时在线诊断。

主权项

一种平行轴齿式压缩机临界负荷故障诊断方法，其特征在于，包括：1)信号采集及处理，采集平行轴齿式压缩机组转子的振动信号、键相信号以及压缩机入口导叶开度反馈信号，根据获得的振动信号、键相信号计算得到平行轴齿式压缩机组转轴振动通频特征值以及转轴的转速；2)平行轴齿式压缩机转轴运行转速条件验证，计算转子实时运行时的转速，判断该转子是否以稳定的转速运行同时比较转速是否大于转子的一阶临界转速，判定机组转速条件是判定临界负荷故障的必要条件；3)平行轴齿式压缩机导叶开度条件验证，根据压缩机入口导叶的反馈信号判断压缩机是否在调整负荷，包括导叶开大即升负荷以及导叶关小即降负荷两种情况，判定机组导叶开度条件验证也是判定临界负荷故障的必要条件；4)平行轴齿式压缩机转子振动通频趋势条件验证，根据转轴振动信号计算的通频特征值与机组设定的振动报警阈值进行比较，定量分析转轴振动通频趋势的变化情况，判定振动通频趋势是否在导叶开度变化阶段的变化显著；具体为：所述的平行轴齿式压缩机转子振动通频趋势条件验证，确定采样频率Fs,采样点数Ns，间隔t秒采集转轴振动信号w(t)；针对压缩机的某根转子获取t时刻径向振动信号包括：水平方向振动信号wx(t)、垂直方向振动信号wy(t)，以及轴向振动信号wa(t)；根据振动信号通频特征值计算公式S(t)＝wmax(t)‑wmin(t)分别计算获得t时刻水平方向振动信号wx(t)的水平振动通频特征值Sx(t)、垂直方向振动信号wy(t)的垂直方向振动通频特征值Sy(t)以及轴向振动信号wa(t)的轴向振动通频特征值Sa(t)，设定压缩机组振动报警阈值Thre；报警阈值Thre为平行轴齿式压缩机出厂时厂家设定，在转速条件验证与导叶开度条件验证均通过的条件下，当Sx(t)≥Thre或Sy≥Thre，同时Sa(t)<Thre时，判定压缩机组振动通频趋势条件验证通过；5)平行轴齿式压缩机转子振动主导频率条件验证，根据转轴振动信号，结合快速傅里叶变化(FFT)频谱计算方法计算转轴振动信号频谱，根据转频幅值与振动信号通频特征值的比值，定量的分析频谱中的主导频率是否为转频，判定转轴振动信号的转频幅值是否显著；具体为：所述的压缩机转子振动主导频谱条件验证，针对压缩机的某根转子获取t时刻径向振动信号包括：水平方向振动信号wx(t)、垂直方向振动信号wy(t)，使用快速傅里叶变化(FFT)频谱计算方式分别获得水平方向振动信号wx(t)的幅频谱Ax(f)以及垂直方向振动信号wy(t)的幅频谱Ay(f)，其中,f代表频率成分，A(f)代表f频率成分的幅值；t时刻转轴振动信号为w(t)，转子的转频为f0，转频的幅值为A(f0)，转轴振动信号的通频特征值为S(t)，转频幅值与通频特征值的比值R＝A(f0)/S(t)，判定主导频率阈值为Thref，取Thref>＝0.6，当比值R大于等于设定阈值Thref时，认为转频幅值A(f0)在频谱中显著，转频f0为主导频率；当水平方向振动信号的转频幅值Ax(f0)与其通频特征值Sx(t)比值Rx＝Ax(f0)/Sx(t)与垂直方向振动信号的转频幅值Ay(f0)与其通频特征值Sy(t)的比值Ry＝Ay(f0)/Sy(t)均大于设定的阈值Thref时，判定压缩机组转子振动主导频谱条件验证通过；6)平行轴齿式压缩机临界负荷故障诊断方法，根据压缩机运行转速条件验证、导叶开度条件验证、振动通频趋势条件验证以及主导频率条件验证4项目验证的结果，综合判断得出平行轴齿式压缩机是否发生临界负荷故障的结论。