大型泵站水泵機組振動信號濾波方法

唐榮桂，邵知宇，樊錦川，張 煒，唐鴻儒

(1.江蘇省農(nóng)村水利科技發(fā)展中心，江蘇 南京 210029；2.揚州大學電氣與能源動力工程學院 江蘇 揚州 225009；3.江蘇泰州引江河管理處，江蘇 泰州 225321)

水泵機組是水利樞紐工程的核心設(shè)備，其運行時的振動信號是反映設(shè)備健康狀態(tài)的核心指標。引起水泵機組振動的因素主要包括轉(zhuǎn)子、主電機輸出軸和水泵軸不對中、葉輪碰磨泵殼、水流紊亂、電磁不平衡等[1]，這些原因引起的振動可以反映在振動信號的波形、頻譜、軸心軌跡上。但是，泵站現(xiàn)場的主電動機(通常是10 kV左右的高壓電源)、交流電動機、變頻設(shè)備等可能形成電磁干擾，從而對測量振動的傳感器微弱信號造成干擾[2]，因此采用濾波方法對泵站機組振動測量的信號進行抗干擾處理是關(guān)鍵步驟。在此基礎(chǔ)上，振動信號的極值、均值、趨勢等可用于設(shè)備狀態(tài)評價和評估，為實現(xiàn)智能泵站建設(shè)中的水泵機組預(yù)測性檢修奠定基礎(chǔ)。

經(jīng)典數(shù)字濾波器濾波是水泵機組振動信號處理中最常用、最基本的方法，包括無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器(IIR)和有限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器(FIR)[3]。經(jīng)典數(shù)字濾波器各有特點，如巴特沃斯濾波器在帶通范圍內(nèi)具有非常平穩(wěn)的幅值響應(yīng)曲線，切比雪夫濾波器幅值響應(yīng)具有較快的衰減速度。早期的水泵振動信號采集與監(jiān)測系統(tǒng)大多采用經(jīng)典數(shù)字濾波器處理水泵機組信息，如劉亞峰等[4-5]基于LabView的監(jiān)測系統(tǒng)，駱寅等[6]的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測系統(tǒng)等。然而隨著泵站機組設(shè)備的智能化、復(fù)雜化，在實際工況中，經(jīng)典數(shù)字濾波器濾波結(jié)果的相位時延、濾波不徹底等帶來的問題在泵站機組狀態(tài)監(jiān)測中越來越突出。……