一種軸流式通風機失速和喘振的診斷方法
2023-09-20 02:07:20
一種軸流式通風機失速和喘振的診斷方法
【專利摘要】一種軸流式通風機失速和喘振的診斷方法，屬於通風機狀態監測與故障診斷領域。針對軸流式通風機失速和喘振的嚴重的危害性和診斷的複雜性，本發明以軸流式通風機的振動信號為診斷依據，診斷和識別通風機的失速和喘振。本發明利用自相關函數和互相關函數對通風機的振動信號進行分析和運算，提取出通風機的運行狀態特徵。利用支持向量機對通風機的狀態特徵進行識別與分類，實現通風機失速與喘振的自動識別與診斷。
【專利說明】一種軸流式通風機失速和喘振的診斷方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種軸流式通風機失速和喘振的診斷方法，通過分析和運算軸流式通風機的振動信號來診斷軸流式通風機的失速和喘振,特別是用於軸流式通風機失速和喘振的診斷，屬於通風機狀態監測領域。
【背景技術】
[0002]軸流式通風機因穩定、風量大、效率高、噪聲小等優點，廣泛應用在能源、化工、機械、醫藥等行業，是安全生產的基本保證，肩負著工業及民用建築的通風、散熱、稀釋和排出有毒有害氣體。軸流式通風機由於加工和裝配的誤差，以及運行中的磨損，造成葉片的衝角變大，在葉片的末端發生氣流漩渦和氣流分離，氣體漩渦按照葉輪轉動相反的方向移動，形成失速。失速會使通風機的效率變低、氣流的脈動增加、葉片受到交變衝擊力的作用，失速的頻率域葉片的固有頻率相同時，葉片會因共振而折斷，發生嚴重事故。軸流式通風機一般具有「駝峰」性能曲線，當通風系統的阻力大於阻力臨界值時，通風機的阻力曲線與性能曲線會相交在不穩定區，將發生喘振。通風機的喘振時，通風的流量、壓力、轉速、電機的電壓、電流、功率因數會出現大幅度的波動。流量和壓力的波動對葉片造成更嚴重的衝擊，風機房的牆壁和地面也會出現振動。隨著喘振時間的積累，會造成風機損壞、風機房倒塌的嚴重後果O
[0003]通風機工作環境中有很強背景噪聲的幹擾，利用傳感器獲取通風機的狀態信號中往往伴隨著環境噪聲的幹擾。目前已有的通風機失速和喘振診斷和識別方法，不能夠在失速和喘振發生前診斷出失速和喘振的發生，不能有效避免失速和喘振帶來的損失。通風機運行狀態改變的同時，通風機的振動也隨著改變。當通風機由正常平穩運行到異常運行時，通風機的振動信號也發生改變，通過監測和分析通風機的振動信號，能夠診斷出通風機狀態的變化。通風機失速和喘振的振動信號頻率較低，與通風機機械故障的高頻或倍頻的振動信號不同。通過分析通風機的振動信號，能夠有效診斷出通風機的失速和喘振。為了避免軸流式通風機失速和喘振帶來的嚴重危害，研製出一種軸流式通風機失速和喘振的診斷方法具有重要的現實意義。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於:針對目前通風機失速和喘振診斷方法不能在失速或喘振發生前診斷出失速或喘振將要發生的不足，研發出軸流式通風機失速和喘振的診斷方法。通過在通風機軸向兩端安裝振動傳感器，從通風機的兩端獲取代表通風機狀態的振動信號。分別對信號進行自相關和互相關互相關分析，得到信號的相關係數。以信號的相關係數為支持向量機模型的特徵向量，輸入到支持向量機模型，實現軸流式通風機失速和喘振的診斷。
[0005]一種軸流式通風機失速和喘振的診斷方法，其基於的硬體平臺包括振動傳感器、信號採集卡、微處理器、診斷結果顯示裝置、失速和喘振報警裝置和數據存儲裝置，包括以下步驟:[0006]S1:在軸流式通風機軸向兩端分別安裝振動傳感器，振動傳感器平行於通風機的主軸；
[0007]S2:設置採樣頻率 f，100Hz ^ f ^ 16kHz，每段信號點數 N，200 ^ N ^ 10240 ；
[0008]S3:兩個振動傳感器同時採集通風機的振動信號，分別記為x(i)、y(i)，i為振動信號序號，I i N ；
[0009]S4:計算 X (i)的自相關值 R (nx*t)，
【權利要求】
1.一種軸流式通風機失速和喘振的診斷方法，其基於的硬體平臺包括振動傳感器、信號採集卡、微處理器、診斷結果顯示裝置、失速和喘振報警裝置和數據存儲裝置，其特徵在於:該方法實現包括以下步驟， S1:在軸流式通風機軸向兩端分別安裝振動傳感器，振動傳感器平行於通風機的主軸； 52:設置採樣頻率f，IOOHz ≤f ≤ 16kHz，每段信號點數N，200 ≤ N ≤10240 ； 53:兩個振動傳感器同時採集通風機的振動信號，分別記為x(i)、y(i)，i為振動信號序號，I ≤ i≤N
54:計算 x(i)的自相關值 R(nx*t),
2.根據權利要求1所述的一種軸流式通風機失速和喘振診斷方法，其特徵在於:振動信號x(i)和y(i)可以同時為振動加速度或振動速度或振動幅值。
3.根據權利要求1所述的一種軸流式通風機失速和喘振診斷方法，其特徵在於:本發明方法分別以Rx，Ry，Rxy(T), τ為縱坐標，以振動信號的採集時間為橫坐標，在直角坐標系中分別表示出Rx, Ry, Rxy( T )，τ，以供觀察Rx, Ry, Rxy( τ )，τ的變化。
【文檔編號】F04D27/00GK104005975SQ201410214375
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月20日 優先權日:2014年5月20日
【發明者】付勝, 徐斌, 高銀波 申請人:北京工業大學