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基于小波包能量谱与HHT的隔膜泵主轴故障诊断研究

基于小波包能量谱与HHT的隔膜泵主轴故障诊断研究

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作者：印嘉昆明理工大学

学位级别：硕士

随着工业生产的迅速发展,科学技术的不断创新和进步,现代机械设备的复杂化、高效化、智能化程度越来越高。因此,保证机械设备安全可靠的运行就显得尤为重要。管道输送是既铁路运输、公路运输、海陆运输、航空运输之后的第五大运输方式... 详细信息

随着工业生产的迅速发展,科学技术的不断创新和进步,现代机械设备的复杂化、高效化、智能化程度越来越高。因此,保证机械设备安全可靠的运行就显得尤为重要。管道输送是既铁路运输、公路运输、海陆运输、航空运输之后的第五大运输方式。管道输送既可以进行长距离、高浓度的输送,也可以用于高温、高腐蚀的固液两相液的运输。对了一些道路交通不方便的,物质易抛洒或者易泄漏的运输,它更是体现了无与伦比优势。所以近年来,管道输送行业发展极为迅速,但如何保证管道输送的安全和稳定,是一个急需解决的问题。往复式活塞隔膜泵是管道输送的核心设备之一,它是管道输送的动力输出装置,所以隔膜泵的安全问题也就是管道输送的核心安全问题。主轴是往复式活塞隔膜泵的关键部件之一。在运行的过程中,主轴的失效是最致命的,主轴一旦出现故障,往往导致生产的停顿,造成巨大的经济损失,甚至人员伤亡。本文通过对往复式活塞隔膜泵及主轴的运行机理进行研究分析,再对设备运行的振动信号进行分析和研究,最后实现了对往复式活塞隔膜泵主轴的故障诊断。通过诊断隔膜泵主轴的故障,确保设备的安全运行,进而保证工业生产的正常运行。论文具体工作如下： (1)本文采用了两种不同的方法分析隔膜泵主轴的振动信号,分别是基于小波包能量谱分析的故障诊断方法,和基于EMD的HHT的故障诊断方法。通过不同的处理方法和分析角度,对隔膜泵主轴的故障信息进行分析,实现了故障诊断的研究和探索。 (2)以小波理论和小波包理论为主要理论依据,通过采集往复式活塞隔膜泵主轴的振动信号,进行小波包分解为多个子频带,求出各频带的能量及能量比例,然后对比故障振动信号和正常振动信号的频带能量谱比例图,找出发生故障的频带,进而找出往复式隔膜泵的故障特征频率,诊断出故障。 (3)以EMD和HHT理论为主要理论依据,通过用经验模式分解方法EMD对信号数据进行处理,得到有限数目的本征模式函数IMF,再对每个IMF进行Hilbert变换,从而获得信号的Hilbert谱和边际谱,进而实现对故障的诊断。通过研究分析HHT时频三维图和边际谱,能够准确地反映出隔膜泵主轴的运行状况,直接反映出发生故障特征频率。本文通过引入不同故障诊断方法对振动故障进行诊断研究,对往复式活塞隔膜泵主轴的振动故障诊断展开了探讨,为日后进一步的实现工业化故障诊断监控和诊断做好理论基础。可见,基于振动信号的隔膜泵主轴故障诊断是可行的和有效的。通过对基于小波包能量谱分析的故障诊断方法,和基于EMD的HHT的故障诊断方法进行研究,对两种不同的处理手段和分析方法的进行对比分析,以便于在实际工业生产生活中,合理有效的采取恰当的技术手段,充分实现资源的整合和利用。

关键词：隔膜泵主轴故障诊断振动小波包能量谱 EMD HHT

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