高压隔膜泵单向阀的故障诊断研究与应用

发布时间：2020-06-20 08:20

【摘要】：往复式高压隔膜泵作为长距离、高扬程固液两相流矿浆输送管道的动力源,广泛应用于工业生产的众多领域,而单向阀作为高压隔膜泵的核心部件,其运行中所出现的局部故障会导致非计划停机,直接影响企业的生产,甚至发生生产安全事故。因此建立高压隔膜泵故障诊断模型,在高压隔膜泵单向阀发生异常时,提取其振动信号中的早期故障特征,识别其故障类型并及时排除故障,是一个具有应用价值的研究方向。论文围绕高压隔膜泵单向阀运行状态监测与故障诊断等问题展开研究,解决高压隔膜泵振动信号特征提取、故障状态识别等关键问题与技术难点,具体内容如下:(1)针对高压隔膜泵实际运行过程中,无法获得足够的故障样本的问题,提出了基于固有时间尺度分解(Intrinsic Time-scale Decomposition,ITD)的时间序列(Auto Regressive,AR)模型,与支持向量数据域描述(Support Vector Data Description,SVDD)相结合的高压隔膜泵单向阀故障诊断方法,充分利用正常运行状态信息,建立基于正常运行状态的诊断模型。该方法通过ITD-AR方法提取振动信号的特征,并建立正常状态下SVDD模型,以振动信号特征向量偏离SVDD模型的程度来判断高压隔膜泵的运行状态,从而实现高压隔膜泵单向阀运行状态监测。(2)为了准确识别故障类型,提出了基于变分模态分解(Variation Mode Decomposition,VMD)能量熵和变量预测模型模式识别(Variable Predictive Model Based Class Discriminate,VPMCD)的高压隔膜泵单向阀故障诊断方法。该方法采用VMD方法对振动信号进行特征提取,得到振动信号的能量熵,并将VPMCD多分类模型引入故障诊断,建立体现特征值之间内在关系的VPM模型,并在此基础上对被测样本的特征值进行预测,将预测结果作为其故障分类依据,检测出高压隔膜泵单向阀的故障类型。(3)设计了高压隔膜泵单向阀的远程状态监测系统,其中主要包含客户端硬件采集和上位机软件分析两个部分,硬件采集以MPU6050实现采集信号,STM32作为主控芯片,ENC28J60作为传输信号模块。Visual Studio开发上位机分析功能模块,调用Matlab内嵌算法进行信号的分析与处理,监测其运行状态,诊断其故障类型。论文以高压隔膜泵单向阀作为研究对象,解决了高压隔膜泵单向阀振动信号的特征提取、故障状态识别等关键问题与技术难点,具有一定的实际应用价值。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH323
【图文】：

布置图,振动加速度,布置图,高压隔膜泵

学学术硕士学位论文真分析验证本文所提方法的有效性，采用大红山高压隔膜泵单向阀早期故障诊真分析，本文实验数据来源于云南大红山管道三号高压隔膜泵站，该泵隔膜泵为型号为 TZPM 系列的三缸曲轴驱动活塞式隔膜泵，最高工作4Mpa，现场利用型号为 PCB-ICP 的 3 组振动加速度传感器和型号为 1 组 GRAS 传声器分别对高压隔膜泵三组进、出料单向阀的振动数据进其中振动加速度传感器布置图如 2.2 所示，数据采集系统如图 2.3 所示。6801 组高精度 8 通道动态数据采集卡（PXIe-3342）采集单向阀的运行取 3 号泵站任意一组进料单向阀早期故障数据进行分析。数据的采样频 KHz，采样数据长度为 1024。

数据采集系统,高压隔膜泵

【参考文献】