基于活塞桿沉降位移信號的活塞桿斷裂故障診斷方法的研究

李曉博，江志農(nóng)，佟艷賓，劉 帥，張進杰

（1.北京化工大學(xué)診斷與自愈工程研究中心，北京 100029；2.中國石化北京燕山分公司，北京 102500）

1 前言

活塞桿斷裂故障是往復(fù)壓縮機的一類嚴(yán)重故障，斷裂發(fā)生部位均在活塞桿上，具體位置不定［1］。研究表明，活塞桿斷裂故障是由于活塞桿內(nèi)部裂紋集聚、擴展，最終導(dǎo)致活塞桿發(fā)生疲勞斷裂［2～5］。故障發(fā)生突然、持續(xù)時間短暫，并且難以捕捉故障特征，以及處理措施，因此需要研究活塞桿斷裂故障診斷方法，進行該故障的預(yù)警和診斷。

由于活塞桿斷裂故障的嚴(yán)重性以及頻發(fā)性，國內(nèi)外許多研究人員對其做了深入的研究。邢萬坤等利用電子顯微鏡對活塞桿進行微觀檢查，得出斷口屬于疲勞斷裂的結(jié)論并對裂紋生產(chǎn)過程進行了探討分析［6］。馬波等采用聲發(fā)射技術(shù)對斷裂故障做了早期預(yù)警研究［7］；劉彤等研制了裂紋深度自動測量系統(tǒng)，可以利用裂紋擴展數(shù)據(jù)分析檢測設(shè)備的表面裂紋狀態(tài)，從而對活塞桿斷裂故障進行預(yù)警［8］；楊波等在對壓縮機的動力、熱力特性以及機組振動詳細(xì)計算的基礎(chǔ)上，對活塞桿斷裂進行了仿真模擬計算［9］；吳冬果等從活塞桿的材料化學(xué)成分、金相組織及機械性能等出發(fā)，分析活塞桿斷裂的原因并提出了改進措施［10］。

但是現(xiàn)有的診斷方法在往復(fù)壓縮機活塞桿斷裂故障診斷方面受到多種因素的影響，以致應(yīng)用受阻。本文將在Griffith提出的裂紋擴展的能量平衡準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上［11］，通過對往復(fù)壓縮機活塞桿沉降位移信號進行小波降噪，提取活塞桿斷裂故障報警或診斷的特征參數(shù)。……