经验模态分解在机械设备故障诊断应用研究概述

当机械设备出现故障时，其振动信号中除了故障信号外，还混有能量较大的背景信号和噪声，表现出很强的非线性非平稳特征，利用传统的时域或频域方法很难有效的进行故障诊断。经验模态分解是一种自适应的信号处理方法，主要应用于非线性非平稳信号的分析。本文介绍了经验模态分解方法的原理及处理步骤，结合机械设备状态监测和故障诊断，论述了经验模态分解方法在滤波降噪、特征提取和状态识别中的应用情况．     

基于差异矩阵的石油工程HSE管理差异性分析

为了缩小国内外石油工程项目的 HSE管理差异,促进HSE体系持续改进,提出了基于差异矩阵(Difference Matrix, DM)的HSE管理差异性分析方法。首先结合HSE管理的特点和HSE体系的重点,挖掘当前HSE管理差异性分析的关注点,确定差异矩阵的两个指标:项目采用的HSE体系要素内容与国际先进石油公司采用的HSE体系要素内容的差异度(Sd),项目HSE评估得分与HSE体系要素标准分值的差异度(Ed);再以差异指标的等级为基础,确定差异度等级,描述不同差异度等级的特点,建立差异矩阵模型;最后采用实例验证该方法的有效性。结果表明:DM是一种形象的、可以从二维角度进行差异性分析的方法,并且可以作为规范化的工具为HSE持续改进提供依据。     

基于磁敏探头的油管材质识别

油管原有标记的丢失导致不同级别可再用油管的混杂,因而造成巨大的经济损失和安全隐患。基于涡流检测方法,采用磁敏探头,对油田大量使用的J55和N80型再用油管开展材质识别试验。结果表明,响应电压大小受到提离、磁敏探头方向和激励频率等的影响。在磁敏探头与油管方向垂直时,施加100~260 Hz正弦激励频率的电流,两种油管的响应电压具有较好的线性关系;在150 Hz激励频率下,两种油管的响应电压差别明显,现场识别准确率高于97%。     

天然气管道泄漏声场特性研究

根据莱特希尔理论可确定天然气管道泄漏处声源为四极子声源,用声强方程和莱特希尔气动力声方程,推导出天然气管道泄漏喷流噪声强度与喷流速度间的关系式。用Matlab软件对天然气管道泄漏声场进行数值模拟,分析了天然气管道泄漏时的声场分布及声压级。结果表明,管道内声波形成驻波且整体声压都很大,管道外为四极子声源所产生的声场,声波的辐射和衰减较快;随着泄漏孔直径D和管内运行压力p0的增大,声场声压p和声压级SPL也增大。该项研究为天然气管道泄漏的进一步研究提供了理论基础。     

基于管道状态关联分析的泵机组故障诊断方法研究

在对现场泵机组和管道过程参数进行综合监测的基础上,提出了一种基于管道状态耦合分析的泵机组设故障监测方法,该方法包括了泵机组的异常捕捉技术、相关管道的实时状态识别以及基于耦合作用的故障判别。现场应用结果证明,该方法能够快速有效的实现机组故障检测和识别,与传统的方法相比大大降低了系统的误报警率。     

基于独立分量分析和支持向量机的管道泄漏识别方法

将独立分量分析(ICA)方法应用到管道泄漏检测压力信号的降噪中。分析了压力波信号源的独立性,探讨了运用ICA方法的可行性。利用现场采集的压力信号对该方法进行降噪效果检验。结果表明,该方法较好地保留了泄漏拐点信息且降噪效果明显。将支持向量机(SVM)方法应用到泄漏检测的识别过程中,首先采取微分进化算法优化了SVM模型参数,然后利用现场泄漏实验数据,验证了基于SVM方法的识别模型具有很好的识别准确率和泛化能力。在实验的基础上,对噪声源合并和泄漏信号源不可分问题作了初步讨论。     

基于格兰杰因果关系检验的炼化系统故障根原因诊断方法

为了减少故障对炼化系统造成的影响,快速诊断出故障的根原因,使用格兰杰因果关系检验进行炼化系统故障诊断。分析炼化系统中过程参数之间的关联,建立过程参数作用关系图。在过程参数发生报警后,根据过程参数作用关系图,选出可能造成该过程参数报警的其他过程参数,进而使用格兰杰因果关系检验对其进行两两检验。根据计算得出的各个过程参数之间的因果关系量值,建立故障的定量因果关系图。使用定量因果关系图从发生报警的过程参数开始,寻找图中因果关系量值最大的路径,该路径即故障在系统的传播路径,该路径终点的过程参数即故障的根原因。将该方法应用于某化工厂常压塔装置的故障诊断,结果表明,该方法可以准确地诊断出系统中存在的故障,并找出故障在系统中的传播路径,对根原因进行定位,方法有效、可行。     

机械设备振动监测的自适应变采样算法研究

采样频率设置过高将会增加数据冗余与系统能耗。根据机械设备振动信号的非平稳性设计了一种自适应数据采集算法。该算法通过自适应脉冲采样获取当前信号,并从时、频域2方面分析信号,再利用突变检测模型对分析结果进行处理,以指导自适应变采样,随后利用插值算法对数据进行重构。最后基于MATLAB平台对算法进行了实现,并以离心泵正常和故障下信号的仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于关联维数的烟气轮机故障诊断研究

针对烟气轮机系统的复杂非线性特点,提出了基于关联维数的烟气轮机故障诊断方法。首先采用ISVD降噪算法对实测数据进行降噪处理,然后计算了烟气轮机不同故障状态下降噪后振动信号的关联维数。结果表明,经过ISVD降噪后,烟气轮机振动信号在不同故障状态下的关联维数明显不同,可以将关联维数作为非线性故障诊断的特征量,该方法简单有效,能够提高烟气轮机故障诊断的准确率。     

应用微波技术检测天然气管道泄漏

传统的输油管道泄漏诊断方法对于可压缩性强的天然气管道泄漏诊断难以适用。为此，提出了基于微波技术与导波理论的天然气管道泄漏检测方法：把天然气管道当作圆形波导管，在管道两端分别安装微波信号发射和接收装置，利用微扰天线进行发射和接收微波信号；根据电磁波理论，在满足一定条件的前提下，微波可以顺利地在管道中进行传输。当管道出现裂纹、破损时，微波特性将会发生改变，通过分析接收信号的变化情况可以判定管道是否发生泄漏，并进行定位计算。实验证明，该方法是可行的，从而为天然气输送管道泄漏检测提供了新的方法。