基于EWT和特征融合的钻机钻杆故障识别研究
发布时间：2020-06-01 11:47
【摘要】：钻机作为一种重要的基建工程机械设备,被广泛运用于油气开采、矿山挖掘和公路等众多领域,但是其在实际工作过程中因钻杆的破坏、钻杆连接的松动而导致的“掉钻”现象时有发生,因此对钻机钻杆进行故障诊断具有重要意义。本文以钻杆振动信号为研究对象,以钻杆的故障诊断为研究主题,通过经验小波分解、融合特征、BP神经网络以及SVM等方法对其进行故障诊断研究,论文的主要研究内容与工作总结如下:(1)依据钻机工作原理以及实际故障问题,设计并搭建了钻机实验平台,根据钻杆正常、不同程度松动与不同程度破坏工况、转速以及影响振动信号采集的采样频率等因素,设计了钻机钻杆故障诊断正交实验方案,依此方案对钻杆故障进行模拟和信号采集;(2)研究了经验小波变换(EWT)与经验模态(EMD)的算法原理,对比这两种方法对仿真信号的处理结果,验证了EWT方法的优越性,对采集到的信号用小波阈值法进行去噪,将去噪后的信号用EWT方法进行分解,对分解后各模态分量进行了时频谱与Fourier谱分析;(3)针对钻杆振动信号特征提取提出了 EWT-排列熵法、EWT-能量法,通过这两种方法提取不同转速、工况下振动信号的特征并进行分析讨论,结果显示利用这两种方法能够有效获取钻杆的故障特征,将信号各模态分量的排列熵特征与能量特征进行融合并将其作为故障识别的分类特征;(4)研究了 BP神经网络与支持向量机(SVM)的算法原理,提出了基于粒子群算法的SVM核函数的参数优化,利用这两种模式识别方法对钻杆的工况进行分类,结果表明SVM对本文所构建的融合特征向量具有更高的识别率,同时表明了本文所构建的融合特征向量可用于钻杆的故障诊断。
【图文】：
构、升降机构、信号采集与处理系统。本文结合机械创新设计方法，在分析典型逡逑液压钻机工作原理的基础上，建立了转速、钻杆本体破坏程度和螺栓松动程度可逡逑变的钻杆故障诊断试验台的原理模型，具体设计过程如图２．１所示：逡逑设计要求逡逑总体功能设计逡逑功能模块分解逡逑子模块并行设计逡逑子模块合并逡逑完成实验平台设计｜逡逑图２．１钻机故障诊断实验平台的设计过程逡逑２．１．１钻机实验平台的设计要求逡逑为模拟钻机钻杆的实际工况，本文结合机械创新设计方法，设计并开发了一逡逑８逡逑
逦第２章钻机故障诊断实验平台的研制与正交实验逡逑的实验平台系统的功能结构与各模块功能的关系能够清楚表达，如图２．２所示：逡逑转速邋钻杆破坏螺栓松动逡逑Ｔ逦Ｔ逦%煎义峡刂菩藕佩危垮五危糠蠢⌒藕佩义系缒苠五危慷苠义献旮嗽谧昊笛殄义下菟ǎ危五迤教ㄖ凶义希诲危掊五危舅啥穆菟ㄥ义献旮素危惧义希危隋五危酒扑鸬淖旮隋义洗衅鳎悖剑掊义希椋欤戾义险穸卧肷伪湫五义襄危吭际五危啃畔㈠五危磕芰垮义希危竟沽襄五危慷酝庥跋戾义贤迹玻沧昊笛槠教ǖ淖芴骞δ苁疽馔煎义希玻保匙昊笛槠教ǖ墓δ芊纸忮义显谧昊笛槠教ǖ淖芴骞δ鼙蝗范ê螅哉庵指丛拥墓δ芙蟹纸庥欣谠义侠矸桨傅纳杓埔约疤岣呖⒌墓ぷ餍省Ｓ捎诟鞴δ苣？榈牟煌虬炎昊笛殄义掀教ㄏ低撤治欧刂葡低场⒒刈硕低场⒋低场⑻嵘低骋约靶藕挪杉义嫌氪硐低常芴骞δ苣？榉纸馊缤迹玻乘荆渲兴欧刂葡低晨刂谱旮俗伲义匣刈低澄晖诽峁┗刈兀低辰缁牧卮莸阶晖罚嵘低晨劐义现乒ぷ魈ǖ纳怠ｅ义希保板义
本文编号：2691442
【图文】：
构、升降机构、信号采集与处理系统。本文结合机械创新设计方法，在分析典型逡逑液压钻机工作原理的基础上，建立了转速、钻杆本体破坏程度和螺栓松动程度可逡逑变的钻杆故障诊断试验台的原理模型，具体设计过程如图２．１所示：逡逑设计要求逡逑总体功能设计逡逑功能模块分解逡逑子模块并行设计逡逑子模块合并逡逑完成实验平台设计｜逡逑图２．１钻机故障诊断实验平台的设计过程逡逑２．１．１钻机实验平台的设计要求逡逑为模拟钻机钻杆的实际工况，本文结合机械创新设计方法，设计并开发了一逡逑８逡逑
逦第２章钻机故障诊断实验平台的研制与正交实验逡逑的实验平台系统的功能结构与各模块功能的关系能够清楚表达，如图２．２所示：逡逑转速邋钻杆破坏螺栓松动逡逑Ｔ逦Ｔ逦%煎义峡刂菩藕佩危垮五危糠蠢⌒藕佩义系缒苠五危慷苠义献旮嗽谧昊笛殄义下菟ǎ危五迤教ㄖ凶义希诲危掊五危舅啥穆菟ㄥ义献旮素危惧义希危隋五危酒扑鸬淖旮隋义洗衅鳎悖剑掊义希椋欤戾义险穸卧肷伪湫五义襄危吭际五危啃畔㈠五危磕芰垮义希危竟沽襄五危慷酝庥跋戾义贤迹玻沧昊笛槠教ǖ淖芴骞δ苁疽馔煎义希玻保匙昊笛槠教ǖ墓δ芊纸忮义显谧昊笛槠教ǖ淖芴骞δ鼙蝗范ê螅哉庵指丛拥墓δ芙蟹纸庥欣谠义侠矸桨傅纳杓埔约疤岣呖⒌墓ぷ餍省Ｓ捎诟鞴δ苣？榈牟煌虬炎昊笛殄义掀教ㄏ低撤治欧刂葡低场⒒刈硕低场⒋低场⑻嵘低骋约靶藕挪杉义嫌氪硐低常芴骞δ苣？榉纸馊缤迹玻乘荆渲兴欧刂葡低晨刂谱旮俗伲义匣刈低澄晖诽峁┗刈兀低辰缁牧卮莸阶晖罚嵘低晨劐义现乒ぷ魈ǖ纳怠ｅ义希保板义
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