软刚臂铰接点故障诊断方法研究

发布时间：2020-07-28 10:56

【摘要】：FPSO(Floating Production Storage and Off-loading海上浮式生产储油卸油装置)以其优越的可靠性,较强的海域适应性和良好的经济性成为我国渤海海域海洋石油开发的主流装备。软刚臂单点系泊形式是目前较为常用的系泊形式之一,软刚臂系泊系统的可靠性直接决定了FPSO能否正常生产和上部人员及设施的安全性。然而,现场海洋环境恶劣,同时软刚臂结构复杂,造成现场使用中的软刚臂系泊系统经常发生各种故障,从而影响会FPSO上的正常生产及生活。因此对FPSO软刚臂系泊系统进行监测和故障诊断有着重要意义。软刚臂系泊系统由很多铰接点组成,这些铰接点可以释放FPSO船体的转动自由度,使得软刚臂受到FPSO的合作用力最小,避免结构破坏的同时还能保证将船体系泊在某一固定范围内。因此这些铰接点是软刚臂系泊功能运行的保障,一旦某个铰接点发生故障,将会直接影响软刚臂的系泊性能,甚至造成软刚臂的结构损伤或者破坏的问题发生。其中系泊腿上部铰接点的推力滚子轴承处于系泊腿内部,该处轴承受力复杂容易发生损伤的问题,且该处轴承故障信号干扰多,不易进行故障诊断分析。系泊腿推力滚子轴承是FPSO软刚臂系泊系统结构中的重要一环,严重的轴承故障将会使FPSO停产检修甚至造成重大安全事故。系泊系统机械结构复杂,无法进行现场的拆卸检查,因此,有必要引入一种新的理论或方法,通过例如振动信号这种间接的方法对FPSO软刚臂系泊系统进行故障诊断与分析,为软刚臂系统的日常维护、检修及更换等操作提供参考。本文以FPSO软刚臂系泊系统结构中的推力滚子轴承为研究对象,针对推力滚子轴承振动信号传递路径长,衰减大的特征,引入了最小熵解卷积(Minimum Entropy Deconvolution,MED)的理论,并结合时域指标分析与包络谱分析对研究对象进行了故障诊断与分析,主要研究内容如下:首先从熵的角度,介绍了幅值谱熵的特性,并说明了幅值谱熵在信息处理领域的应用,以此为理论基础设计了FIR滤波器;其次,利用轴承故障仿真信号对最小熵解卷积的滤波与降噪能力进行了考证,并验证了时域指标分析和包络谱分析的适用性和有效性;最后,针对上铰接点轴承故障设计实验论证本文方法的有效性。结论表明,最小熵解卷积理论结合时域指标和包络谱分析方法对于FPSO软刚臂系泊系统的推力滚子轴承故障诊断有一定的效果,最小熵解卷积能很好地突出振动信号的脉冲冲击成分,时域指标和包络谱分析也能对轴承工作状态进行准确判断,具有良好的工程应用价值。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE95;U672

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