基于小波-主成分分析的离心泵故障诊断方法

工 具 ， 泛 应 用 于 语 音 分 析 、 式 识 别 、 子 物 理 广 模 量
等领域 ．
结合 的方 法 ， 于 离 心泵 的正 常 状 态 、 对 质量 不 平 衡 、 子不对 中和基 础 松 动等 故障 具有 较好 的识 转
别效果 ． 除 了 振 动 信 号 外 ， 口 压 力 脉 动 信 号 也 是 一 出 种 可 用 来 分 析 泵 工 作 状 态 的 对 象 ． 泵 正 常 工 作 当 时 ， 口压 力 的基 础 脉 动 是 由 泵 本 身 的 工 作 特 性 出 决 定 的 ． 不 同 的工 作 状 态 下 ， 出 口压 力 脉 动 信 在 泵 号 的 高 低 频 分 量 会 有 所 不 同 ． 且 相 对 于 振 动 ｊ而 信 号 而 言 ， 力 脉 动 信 号 则 更 能 反 映 泵 的 另 一 类 压
过 计 算 的距 离 测 度 的 方法 ， 实现 ｒ离 心 泵 的故 障 识 别 ． 方 法 改 进 了传 统 的 故 障 智 能 识 别 方 法 大 该
样本 和 阈值 设 定 困难 的局 限性 ， 实验 验 证 了其 有 效 性 ． 关 键 词 ： 心泵 ； 障诊 断 ； 波 分 析 ； 成 分 分析 ； 离测 度 离 故 小 主 距 中 图 法分 类 号 ： Ｐ ０ ＋ ． Ｔ ２６ ３ Ｄ ｌ １ ． ９ ３ ｊｉ ｎ １ （ － ８ ３ ２ １ ． ６ ０ ０ Ｏ ： ０ ３ ６ ／．ｓ ． （ ６ ２ ２ ． ０ ０ ０ ． ０ ｓ ） ］
Ｖ ｏ．３ Ｎ Ｏ １ ４ ．６
Ｄｅ ． ２ ０ ｃ ０１
２１ ０ ０年 １ ２月
基 于小 波一 主成 分分 析 的离 心泵 故 障诊 断方法
明廷 锋 ¨ 姚 晓 山
（ 军 工 程 大 学船 舶 与 动 力学 院 海 武汉
王 凯。 张 永 祥 ¨
武汉 ４０２） ３０ １ ４００） ５ ０ ０
［ —］ 究 了 Ｈｉ ｅｔＨｕ ｎ ３４ 研 ｌ ｒ— ａ ｇ变 换 与 神 经 网 络 相 ｂ
辨率 ， 而在 高频部 分 具有 较 高 的时 间分 辨 率和 较
低的频率分 辨率 ， 合用 于 检测 正 常信 号 中存 在 适 瞬态 现象 ， 当前 用 于分 析 非平 稳信 号 的强 有力 是
离 心 泵 在 电 力 、 油 化 工 、 金 、 械 以 及 军 石 冶 机
常见故 障 ，汽蚀 ” “ 初生现象 的 出现㈣ ． 多分辨 率是
小 波 分 析 技 术 的 特 性 ， 主 成 分 分 析 （ 下 简 称 而 以
事等部 门作 用关 键． 行 离 心泵 故 障诊 断技 术 研 进 究 十分必要 ． 离心泵在 工作过程 中， 即使 非常轻 微
骤． 以离 心 泵 出 口压 力 脉 动 信 号 作为 分 析 埘 象 ， 用 改进 小 波 算 法 构 建其 特 集 ； 利 以泵 的正 常 状 态 下 测 试 数 据 为 样 本 数 据 ， 过 主 成 分 分 析 ， 其 特 征 集 维 数 进 行 了 约 简 ， 立 了特 征 提 取 模 型． 经 对 建 通
第 学 学 报 （ 通 科 学 与工 程 版 ） 交
Ｊ ｏｕｒ ａ ｆＷ ｕｈ ｎ Ｕｎｉ ｒ ｉｙ ｏ ｃ ｏｌｇｙ ｎ ｌｏ ａ ｖｅ ｓｔ ｆＴｅ ｈｎ ｏ
ｆ ｒ ａ ｓ ｏ ｔ ｔ ｎ Ｓ ｉｎ ｅ＆ ｒ ｎ ｐ ｒａ ｉ ｃｅ ｃ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ） ｒ ｏ ｇ ｎ ｅ ｉｇ
开 展离心 泵的故障识 别方 法研究．
振动信 号具有信 息量大 、 非平稳 、 重复再现性 不佳 等特点 ， 使得一些 基 于传 统 时域 或 频域 的分析 方 法无法及 时地反 映出系统 的运行状况 ． 文献 ［ ］ １ 以 振动信号做 自回归变 换后 的 ＡＲ谱系数 作为特 征 向量 ， 将基 于 自回归 的二维 隐 Ｍａｋ ｖ模 型 引 人 ｒｏ 到离心泵故 障诊断 中 ； 文献 Ｅ ｌ ｅ 结合小 波变换 与因
收 稿 日期 ： ｏ ０ ０ — ２ １ － ９ １ ４
离 心 泵 工 作 过 程 中 ， 定 后 缘 厚 度 、 定 数 量 一 一
的叶片会 产生离 散 频率 的压 力脉 动． 而且 偏 工况 时的脱 流所引起 的紊流 ， 会 产生 宽 频带 的压 力 也 脉 动． 宽频 带 的和离散频 率的压力 脉动都 和进 口、
叶 轮 、 子 （ 叶 或 蜗 壳 ） 水 力 设 计 有 复 杂 的 关 静 导 的
系． 至今没有 一个 精 确 的理 论来 预测 压 力脉 动 的
１ 基 于 小 波 变换 的特 征 集构 建
１ １ 小 波 变 换 技 术 ．
小波 变换具 有 多分 辨率 分 析 的特 点 ， 时频 在
两域都具 有表征 信 号局 部 特征 的能力 ， 即在信 号
低 频部分具 有较 高的频率 分辨率 和较低 的时间分
子 隐 Ｍａｌ 、 型 的离 心泵 故 障诊 断 方法 ； ｒ ， ： 模 ￣ 文献
的 一 些 机 械 缺 陷 或 损 伤 都 会 引 起 整 个 系 统 的 振
Ｐ Ａ） Ｃ 方法具有 降维作用 ． 本文 以泵 的出 口压力信
号 为分 析对 象 ， 小 波 分析 与 Ｐ Ａ 分析 相结 合 ， 将 Ｃ
动， 例如 ， 基座 松动 、 叶片磨损 、 泵轴与传 动轴 的不
平衡 等． 因此 ， 用 振 动 进 行 故 障 监 测 诊 断 是 目前 利 应用最 广泛 的方法． 于离 心 泵速 度 变化 过程 的 由
４ ０ ３ ） （ 军雷 达 学 院 军 械通 用 装 备 系 ３ ０ ３ 空
（ 军 驻 郑 州地 区军 事 代 表 室” 郑 州 海
摘 要 ： 出 了一 种 基 于小 波 主 成 分分 析 的故 障 检 测 方 法 ， ｆ 了该 方 法 进 行 离 心 泵 故 障 诊断 的 步 提 给 ｌ ｊ