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气阀是往复式压缩机易损部件之一,其故障百分比占往复式压缩机总故障的60%,而缸套一旦出现故障,会直接影响到往复压缩机的正常运行,因此,对气阀和缸套进行故障诊断研究是十分必要的。本文重点采用非抽样提升小波和EMD方法并结合传统的小波分析和奇异值降噪等手段来提取往复式压缩机缸套和气阀振动信号的故障特征,主要研究内容概括如下:
(1)分析往复式压缩机的基本结构和工作原理,以及缸套和气阀故障类型及故障机理,确定振动监测测点位置,并介绍了其故障诊断常采用的信号处理方法。
(2)研究缸套-活塞磨损的故障特征提取方法。先对原始信号进行非抽样提升小波分解,提取表征周期性的低频细节信号中调制信号和表征冲击性的高频细节信号中的冲击信号作为故障特征,然后研究基于马氏距离的缸套状态分类方法。结果表明,缸套-活塞发生严重磨损时会受到2倍基频调制,且每个周期中会出现异常的冲击。
(3)对气阀磨损漏气故障进行研究。先根据信号AR功率谱对比提取故障发生时对应的特征频带;其次使用小波包能量阈值对信号进行EMD降噪,然后对EMD降噪后的信号再加以小波包降噪,提取气阀振动信号的故障特征,最后建立表征气阀好坏的时域特征参数—故障综合值。通过上述方法提取到了吸气阶段气流对阀片扰动的故障特征。
(4)对气阀-弹簧失效故障进行研究。先根据小波包能量计算方法,研究弹簧失效后能量分布的特点;然后采用非抽样提升小波对信号进行一层分解,提取出高频细节信号中带有周期性的冲击成分;最后提出一种小波.奇异值降噪方法,从降噪后的信号中提取出弹簧失效故障特征。研究发现弹簧失效时,1K～4KHz频带能量会明显增加,阀片撞击升程限制器和阀座的冲击会增大,且在排气阶段,阀片会出现明显的振颤。