噪声背景下基于时频分析的石油井架钢结构损伤识别

发布时间：2021-02-14 15:47

　　石油井架钢结构是油气开采过程中主要起到承载作用的设备,由于石油井架钢结构长期处于复杂的野外工作环境,易出现裂纹等损伤问题,使其存在重大安全隐患引发安全事故。传统损伤识别方法由于受到外部噪声影响导致识别结果效率低、准确度不高等问题。针对噪声工况背景下石油井架钢结构损伤识别问题,提出了两种石油井架钢结构损伤识别方法:基于HVD包络谱瞬态能量曲率和基于AMD—HVD瞬态能量曲率幂函数的损伤识别方法。利用信号特征提取技术和结构低阶信息,将HVD包络谱瞬态能量曲率和AMD-HVD瞬态能量曲率幂函数作为损伤敏感指标,完成识别。以ZJ70石油井架钢结构为例,通过损伤识别数值仿真,分析了两种指标对石油井架钢结构损伤敏感性;通过损伤识别实验,验证了该方法的可行性和准确性。深入分析了HVD分解理论,通过仿真分析研究了噪声对HVD的影响,将HVD主分量进行包络分析并提取主分量瞬态能量,将HVD包络谱瞬态能量曲率作为损伤敏感指标,提出了HVD包络谱瞬态能力曲率的损伤特征提取方法。研究了AMD理论,通过AMD与EMD仿真对比探讨了噪声对于AMD的影响,得出了AMD可以滤除部分噪声。将AMD设计成带通滤波器,实现... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 时域分析法研究动态
        1.2.2 频域分析法研究动态
        1.2.3 时频域分析法动态研究
        1.2.4 石油井架钢结构损伤识别研究动态
    1.3 存在的问题及发展方向
    1.4 本文的主要研究内容
        1.4.1 课题来源
        1.4.2 研究内容
第2章 基于HVD的损伤特征提取方法
    2.1 引言
    2.2 希尔伯特振动分解研究
        2.2.1 HVD理论
        2.2.2 HVD仿真分析
        2.2.3 噪声对HVD影响分析
    2.3 基于HVD包络谱瞬态能量曲率的井架损伤特征提取
        2.3.1 HVD包络谱瞬时能量
        2.3.2 提取HVD包络谱瞬态能量
        2.3.3 计算HVD包络谱瞬态能量曲率
        2.3.4 仿真算例
    2.4 本章小结
第3章 基于AMD-HVD的损伤特征提取方法
    3.1 引言
    3.2 解析模态分解研究
        3.2.1 AMD理论
        3.2.2 AMD仿真分析
        3.2.3 噪声对AMD影响分析
    3.3 基于AMD—HVD瞬态曲率幂函数的井架损伤特征提取
        3.3.1 AMD带通滤波
        3.3.2 AMD-HVD瞬态能量
        3.3.3 提取AMD-HVD瞬态能量
        3.3.4 计算AMD-HVD瞬态能量曲率幂函数
        3.3.5 仿真算例
    3.4 本章小结
第4章 基于时频分析法的石油井架钢结构损伤识别仿真研究
    4.1 引言
    4.2 ZJ70石油井架钢结构实验模型建模及分析
        4.2.1 ZJ70石油井架钢结构有限元建模
        4.2.2 ZJ70石油井架钢结构模型模态分析
        4.2.3 ZJ70石油井架钢结构模型瞬态动力学分析
    4.3 基于HVD的石油井架钢结构损伤识别仿真
        4.3.1 基于HVD的损伤识别仿真工况设计
        4.3.2 基于HVD包络谱瞬态能量曲率的损伤位置识别
    4.4 基于AMD—HVD的石油井架钢结构损伤识别仿真
        4.4.1 基于AMD—HVD的损伤识别仿真工况设计
        4.4.2 基于AMD—HVD瞬态能量曲率幂函数的损伤识别位置
    4.5 本章小结
第5章 基于时频分析法的石油井架钢结构损伤识别实验分析
    5.1 引言
    5.2 实验设备及实验模型
        5.2.1 实验设备
        5.2.2 实验模型
    5.3 损伤模拟及传感器布置
        5.3.1 井架损伤模拟
        5.3.2 传感器布置
    5.4 基于HVD的损伤实验分析
        5.4.1 损伤工况实验设计
        5.4.2 实验信号采集及分析
        5.4.3 提取敏感损伤指标
        5.4.4 基于HVD包络谱瞬态能量曲率损伤识别实验结果分析
    5.5 基于AMD—HVD的损伤实验分析
        5.5.1 损伤工况实验设计
        5.5.2 实验信号采集及分析
        5.5.3 提取敏感损伤指标
        5.5.4 基于AMD—HVD瞬态能量曲率幂函数损伤识别实验结果分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]移动荷载作用下时变简支钢桥损伤识别[J]. 刘景良,高源,廖飞宇,骆勇鹏,郑文婷.  振动.测试与诊断. 2020(01)
[2]基于频域分析的滚动轴承故障预测[J]. 于洋,冯邻江.  自动化技术与应用. 2018(06)
[3]基于振动信号频域分析法的铣齿机故障诊断[J]. 王志永,杜伟涛,王习文,陈杨.  制造技术与机床. 2018(03)
[4]基于多重重叠技术的振动信号频谱分析方法研究[J]. 颜丙生,赵俊杰,汤宝平.  振动与冲击. 2017(16)
[5]基于AMD和自适应随机共振的旋转机械故障诊断方法研究[J]. 时培明,苏翠娇,赵娜,韩东颖,田广军.  计量学报. 2017(01)
[6]基于HVD的振动故障诊断方法研究[J]. 朱霄珣,徐搏超,焦宏超,韩中合.  汽轮机技术. 2016(04)
[7]基于解析模态分解和希尔伯特变换的模态参数辨识新方法[J]. 李晶,曹登庆,刘绍奎,余天虎,王庆洋.  振动与冲击. 2016(01)
[8]基于GA的自适应最稀疏时频分析方法及应用[J]. 李宝庆,程军圣,吴占涛,彭延峰.  中国机械工程. 2016(01)
[9]基于改进的希尔伯特振动分解的机械故障诊断方法研究[J]. 唐贵基,庞彬.  振动与冲击. 2015(03)
[10]希尔伯特振动分解在滚动轴承故障诊断中应用[J]. 朱可恒,宋希庚,薛冬新.  振动与冲击. 2014(14)

硕士论文
[1]基于Hilbert-Huang的井架损伤识别研究[D]. 姜治明.大庆石油学院 2010



本文编号：3033497