發(fā)布時間：2020-07-23 23:33

【摘要】：對過程工業(yè)而言,密封體積雖小,但卻決定了工業(yè)設(shè)備的安全性、可靠性和耐久性。研究機械密封的剩余使用壽命(Remaining using life,RUL)可以有效地提高工業(yè)設(shè)備的使用壽命,有助于制定合理的生產(chǎn)計劃,大大地減少了密封失效給企業(yè)帶來的經(jīng)濟損失和意外傷害。針對密封件在實際旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備維護與管理中的重點和難點,以金剛石涂層機械密封環(huán)為研究對象,搭建了基于聲發(fā)射(Acoustic Emission,AE)技術(shù)的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),對其全壽命周期的聲發(fā)射信號進行分析與處理,以達到剩余使用壽命預(yù)測的目的。在信號分析和處理中,需要對采集的聲發(fā)射信號進行預(yù)處理,以降低噪聲對有用信號的干擾。針對傳統(tǒng)的小波包閾值選取的不足,提出了利用果蠅優(yōu)化算法(Fruit Optimization Algorithm,FOA)優(yōu)化小波包閾值的方法,與經(jīng)典的統(tǒng)計理論估計閾值方法相比,有著運算速度大大加快,可以實現(xiàn)全局搜索,算法易于控制等優(yōu)點。通過仿真實驗發(fā)現(xiàn),優(yōu)化后的小波包降噪比其余五種閾值估計方法進行的小波包降噪有著更大的信噪比和更低的RMS,效果更好。預(yù)處理之后的信號需進行特征提取,研究選用常用的時域特征和頻域特征作為表征信號特性的參數(shù)。通過相關(guān)系數(shù)(Correlation Coefficient,CC)確定本文特征,通過核主成分分析(Kernel Principal Component Analysis,KPCA)對特征進行降維處理,最后用馬氏距離(Mahalanobis Distance,MD)的方法建立了機械密封剩余使用壽命的單參數(shù)退化指標(biāo)。研究了基于Wiener過程的剩余使用壽命預(yù)測方法,對金剛石涂層機械密封進行了剩余使用壽命預(yù)測,假定機械密封退化服從指數(shù)退化模型,為了對退化過程中的隨機性進行刻畫,在此引入維納過程,推導(dǎo)出了剩余使用壽命的顯式表達式,并假設(shè)模型參數(shù)服從正態(tài)分布,通過貝葉斯公式進行參數(shù)的后驗分布更新,通過最大期望算法(Expectation Maximization Algorithm,EM)進行參數(shù)估計,最后求得當(dāng)前時刻的機械密封剩余使用壽命。建立的模型較為簡單,需要估計的參數(shù)較少,而且貝葉斯更新結(jié)合EM估計算法能夠充分的利用實時得到的退化數(shù)據(jù),通過不斷迭代可以提高模型的估計精度,計算RUL時大大加快了計算速度。實驗結(jié)果表明該方法能夠有效地對產(chǎn)品進行RUL預(yù)測,同時隨著退化數(shù)據(jù)的累積其預(yù)測精度也在不斷提高。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH136
【圖文】：

少故障停機時間以及停機所造成的損失，降低維護費用，提高設(shè)備有效利用率。狀態(tài)監(jiān)測通過各種測量手段，分析和判別設(shè)備狀態(tài)，為設(shè)備的性能評價、安全運行、故障診斷和壽命預(yù)測打下堅實的基礎(chǔ)。目前工業(yè)發(fā)展已經(jīng)進入智能化時代，對設(shè)備健康狀況和剩余使用壽命的預(yù)測是保障工業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素，而且機械密封系統(tǒng)應(yīng)該具備智能化檢測的功能，圖 1 1 揭露了隨著時間發(fā)展機械密封故障維護策略的變化，從基于人力的維修轉(zhuǎn)變?yōu)榛�于智能化系統(tǒng)的維護。壽命預(yù)測是機械密封健康監(jiān)測中的重要組成部分，能夠避免事后維修造成的級聯(lián)事故和過度維修帶來的經(jīng)濟損失，最大程度地延長密封設(shè)備的使用壽命，其對避免重大事故的發(fā)生和預(yù)知性維護具有十分重大的意義。由于實際加工中加工條件和周圍環(huán)境的差異，難以準(zhǔn)確地確定密封件工作壽命，綜合考慮機械密封的密封性和摩擦性，建立機械密封在線監(jiān)測和壽命預(yù)測模型，可以及時地了解到工作中密封件的密封性能。構(gòu)建基于聲發(fā)射傳感器的機械密封試驗裝置對機械密封整個運行周期進行狀態(tài)監(jiān)測，可以揭示密封運行過程中的特性變化，并且根據(jù)這種變化可以準(zhǔn)確地預(yù)測出密封件的剩余壽命。

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 參數(shù)的分布進行更新，得到了基于實時數(shù)據(jù)和先驗參數(shù)進行估計，使之較為真實的反映密封的當(dāng)前狀聲發(fā)射信號的機械密封壽命預(yù)測實驗。首先對聲發(fā)射法對小波包閾值進行自適應(yīng)尋優(yōu)，然后經(jīng)過小波包了金剛石涂層的“近源”聲發(fā)射信號，通過相關(guān)系 KPCA 和馬氏距離得到單參數(shù)退化指標(biāo)，最后通過密封的剩余使用壽命進行了預(yù)測。路線械密封和金剛石涂層相關(guān)理論知識的基礎(chǔ)上，采用對采集的聲發(fā)射信號進行降噪處理，選取了合適的特征融合方法和 Wiener 隨機過程模型對金剛石涂層線如圖 1 2 所示。

品類眾多，其中密封端面摩擦副是整個機械密部件，主要分為接觸式機械密封和非接觸式機械密封[2密封功能主要通過兩方面的力作用下實現(xiàn)的，一是彈性緊力，一是介質(zhì)壓力與彈性元件壓力的壓緊。其結(jié)構(gòu)簡封性能好，且可靠性高，動靜環(huán)之間的密封端面是決定的關(guān)鍵，同時也決定機械密封的工作壽命，在涂層密封異常故障的情況下代表著密封的工作壽命。由此可見，為預(yù)測涂層密封的剩余壽命提供良好的數(shù)據(jù)支撐。介紹機械密封的基本結(jié)構(gòu)和工作機理，并通過信號監(jiān)測內(nèi)的涂層特性變化。狀態(tài)監(jiān)測原理本結(jié)構(gòu)稱端面密封，是一種應(yīng)用廣泛的旋轉(zhuǎn)軸動密封，為了適結(jié)構(gòu)也不盡相同，但總體來說都具有以下基本結(jié)構(gòu)。

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本文編號：2767985