[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

摘要

本发明针对实际往复压缩机在线监测中键相信号异常导致故障分析诊断无法进行的问题，对信号相位校准方法进行研究，提出了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。利用往复压缩机各测点因键相信号异常后出现相位偏差的波形与相位正常的波形是相似的这一特点，对出现相位偏差后的波形进行相位偏移，再与正常波形进行对比，计算相似性系数，通过不断的偏移迭代计算，获得相似性系数最大值对应的偏移相位值；当大多数信号波形最大相似性系数对应的偏移相位值相等时，即可通过该偏移相位值对键相信号异常后的波形进行相位校准。该方法较好地解决了因键相信号异常导致故障诊断无法进行的问题，同时也为下一步往复压缩机故障特征提取方法研究奠定了基础。

主权项

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Ai，i＝1～I，速度振动波形为Vj，j＝1～J，位移波形为Dk，k＝1～K，动态压力波形为Pl，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Axi，速度振动波形为Vxj，位移波形为Dxk，动态压力波形为Pxl；3)对信号Ai，Vj，Dk，Pl与Axi，Vxj，Dxk，Pxl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：▿Xm=Xm-min(X)max(X)-min(X)]]>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αAi，αVj，αDk，αPl，计算方法如下：αAi=Σn=1360(ain-ai‾)×(axin-axi‾)Σn=1360(ain-ai‾)2×Σn=1360(axin-axi‾)2,]]>αVj=Σn=1360(vjn-vj‾)×(vxjn-vxj‾)Σn=1360(vjn-vj‾)2×Σn=1360(vxjn-vxj‾)2,]]>αDk=Σn=1360(dkn-dk‾)×(dxkn-dxk‾)Σn=1360(dkn-dk‾)2×Σn=1360(dxkn-dxk‾)2,]]>αPl=Σn=1360(pln-pl‾)×(pxln-pxl‾)Σn=1360(pln-pl‾)2×Σn=1360(pxln-pxl‾)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Axi，Vxj，Dxk，Pxl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。