随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹故障检测方法
【专利摘要】本发明属于设备故障诊断领域，具体的说是一种随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹故障检测方法。本发明采用数据采集系统、声压传感器、应变数据无线采集系统及应变片对压缩机压力脉动和叶片应变进行采集。并对压力脉动信号进行随机共振以及经验模式分解，对应力信号进行了频谱分析。本发明研究制定一种新型的离心式压缩机半开式叶轮裂纹故障识别方法，可以实现对半开式压缩机叶片裂纹进行检测，可以避免由于叶片的裂纹故障而引起的事故。
【专利说明】随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹故障检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于设备故障诊断领域，具体的说是一种随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹故障检测方法。
【背景技术】
[0002]离心式压缩机能够通过叶轮的旋转来提升流体压力，是石化工厂的重要设备。现在，人们越来越关注离心式压缩机的高效率以及高可靠性。叶片是离心式压缩机的一个非常重要但又非常薄弱的部件，其工作环境非常恶劣常受到流体、噪声以及高温的影响。由于离心式压缩机的工作环境复杂多变，因此压缩机经常在非设计状态下运行，叶片裂纹经常发生，最终可能引起叶片断裂，造成机组损坏。然而，叶片裂纹的检测较为复杂，一直是困扰国内外设备故障诊断工程界和学术界的难题。
[0003]现在对裂纹无损检测常规的方法主要有超声探伤、射线探伤、涡流探伤、磁粉探伤和渗透法探伤等，这些方法虽然都可以对叶片裂纹进行检测，但是这些方法大都不能实现对叶片裂纹的实时监测，只能停机后再测试，缺乏一定的时效性。
[0004]当特征信息较为微弱时，其往往会被噪声所淹没，传统的方法是去除噪声，并把特征信息提取出来，而随机共振却是利用信号中的噪声。其将信号经过双稳系统，利用噪声能量使信号以特征信息的频率跃迁从而将特征信息提取出来。双稳系统表达式
[0005]
【权利要求】
1.一种随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 分别在离心式压缩机叶轮入口、扩压器入口、扩压器出口处安装声压传感器，通过数据采集系统采集所述声压传感器的压力脉动信号； 对所述压力脉动信号进行经验模式分解，得到所述离心式压缩机在低频处的特征频率；同时，对所述压力脉动信号进行随机共振处理，使双稳系统在低频处共振，然后对随机共振处理后的数据进行频谱分析，得到随机共振后的频谱； 倍频分析:在随机共振后的频谱中查找特征频率f。及其倍频； 判断特征频率f。及其倍频是否存在，如果特征频率f。和其倍频不存在，则判定叶片无裂纹； 如果存在，则判断特征频率f。是否为轴频，如果是，则判定叶片无裂纹，否则判定叶片存在裂纹。
2.根据权利要求1所述的随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹故障检测方法，其特征在于，所述对所述压力脉动信号进行经验模式分解，得到所述离心式压缩机在低频处的特征频率f。，包括以下步骤: 在叶片通过频率处对所述压力脉动信号进行带通滤波； 对带通滤波后的信号进行包络处理； 经验模态分解； 对经经验模态分解得到的MF信号进行傅里叶变换，获得离心式压缩机在低频处的特征频率f。。
3.根据权利要求1所述的随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹故障检测方法，其特征在于，所述对所述压力脉动信号进行随机共振处理，使其在低频处共振，包括以下步骤: 对所述压力脉动信号进行三次样条插值并进行重采样； 对上述处理后的信号进行时域拉伸，即扩大数据间的时间间隔使特征频率落在低频区； 整体压力脉动数据除以压力脉动数据有效值； 根据收敛条件
确定a，根据共振条件'
=0.5rk确定b，共振频率f为逃逸速率rk的1/2可达到共振，其中，a，b为双稳系统的结构参数，X0为数据的第一个值，h为迭代步长，
为势鱼高度，D为估计噪声强度；
将参数a、b带入并进行微调后使双稳系统达到共振。
【文档编号】G01N29/00GK104165925SQ201410385284
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】李宏坤, 张学峰, 肖忠会, 刘长胜, 杨树华, 王开宇 申请人:沈阳透平机械股份有限公司