电动阀不解体状态检测与故障诊断技术研究

发布时间：2020-09-25 22:35

　　电动闸阀是工业设备中的常用部件,而核动力装置拥有大量的闸阀设备。在常规定期维护中,难以将所有电动闸阀都拆解检查,并且拆解状态未知的电动闸阀可能导致其功能损坏,反而缩短电动闸阀寿命。因此需要在电动闸阀不解体的条件下检查电动闸阀是否异常,节省维护成本并提高装置可靠性。本文研究了电动闸阀的常用无损检测方法,并根据检测数据采用状态检测、故障模式识别、专家图论推理等技术,开发出电动闸阀不解体检测诊断系统,用于电动闸阀的在线检测,提高维护效率并避免检修损耗。本文的主要工作有:(1)设计搭建电动闸阀实验台,设置闸阀内漏、电机相不平衡振动、阀杆密封损伤振动故障,利用声发射、振动传感仪器测量故障状态数据并提取故障特征。(2)根据实验测量的故障数据,主要采用主元分析法检测电动闸阀状态,利用正常状态的电动闸阀实验数据建立主元分析(PCA)模型,并利用平方预测误差(SPE)和Hotelling(T~2)统计量判断待检样本是否超出正常范围。(3)在获取足量的电动闸阀运行数据后,利用输入输出数据已被模糊函数归一化的三层反向传播(BP)网络建立故障与特征数据的映射关系,以建立模糊神经网络(FNN)来识别电动电动闸阀的故障模式。同时,建立电动闸阀及其测量仪器的符号有向图(SDG)模型,构造规则矩阵进行规则推理,与模糊神经网络共同实现电动闸阀故障诊断。(4)根据上述检测诊断方案,采用基于.NET的C#4.0编程语言开发一套具备电动闸阀运行演示、状态检测与故障诊断功能的系统软件。经实验样本测试,系统能够实现电动电动闸阀的检测与诊断功能。实例检验的结果表明系统能够完成电动闸阀的异常检测与故障诊断功能,能够准确地识别电动闸阀的内漏、电机偏振等故障模式。本文为电动闸阀的检测诊断技术提供了工程应用的实证基础。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TL353.11
【部分图文】：

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为实现电动闸阀的在线检测与离线诊断，需要建立电动闸阀的正常运行状态和故障运行状态的数据库。故搭建了一套可以模拟电动闸阀故障状态的实验台，配合专设的外部传感系统与相关试验方案，收集可反映电动闸阀状态的信息与数据，作为检测与诊断的研究基础。2.1 电动闸阀运行状态检测实验台设计2.1.1 实验台结构设计电动闸阀的主要功能是截断流体工质在管道内的通道，一般只有开启和关闭两个状态，但除稳定状态外，电动闸阀的驱动电机传动阀杆运动时的动态状态也是常见运行状态。为测试不同运行状态的电动闸阀，需要设置数个相同型号的电动闸阀在相同环境中运行，分别测量不同的运行状态。实际设计的实验台结构如图 2.1 所示，实验台总览如图 2.2 所示。

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图 2.2 实验台总览电动闸阀的型号均是 Z941H-25P 直螺杆型闸阀为 50mm，截断方式是刚性单闸板，管道连接三个闸阀在管道上并联，每个闸阀前段都安装2.5MPa 的静压力表，还在并联点外设置了一个有流量测量阀和下游球阀，最后还设置了一个量测量阀可用于测量小于电磁流量计量程的管道坏的情况，还在泵出口附近设安装了前置泄流的通径是 50mm，依靠立式循环泵提供驱动压管道循环。其中水箱是敞口容器，最大蓄水量型型

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当，冲域一般形变应力两种，可象所象生附近电动闸阀存冲击阀体与能量源快速般而言，材变，乃至出力波。上述种：第一种可理解为一所引发，可的条件，即泄漏声发射近存在一个存在微小通与管道的基体速释放能量材料或结构等出现裂纹等损述现象便是声种是应力作用一般含义的可称作二次即闸阀因磨损射现象。因实个通道断面图 2.3 闸道时，承压体材料，产产生瞬态弹等受到力冲损伤，局部声发射现象用导致材料声发射源；声发射。据损、行程误实验台的工突缩，若存闸阀内漏原理压工质流体会产生被称为声弹性波的现冲击或剪切力部区域所累积象。依据材料料直接出现第二种是据此可见，误差、腐蚀变工质流体是常存在较大压差理示意图会强行流过声发射现象现象，有时也力冲击等内积的能量会料是否出现形变或损伤因流体泄漏图 2.3 中出变形等问题常压条件下差，工质会过通道，产生象的振动现象也称应力波内外应力时会迅速释放现损坏，可将伤，并引发应漏、摩擦、撞出现的泄漏湍题出现截断面下平均温度会以高速喷射生激振频率象。声发射波发射。，可能出现，产生具有将声发射的应力激振，撞击、燃烧湍流具备产面通道时，21℃的水，射湍流的形率很射是现弹有瞬的发产烧等产生通并形式

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