態(tài)參數(shù)與循環(huán)水換熱器故 障的關(guān)聯(lián)度；
[0052] 狀態(tài)參數(shù)包括流量、壓力、溫度、堵塞管路數(shù)；
[0053] 無(wú)線振動(dòng)傳感器通過(guò)磁性底座吸附在循環(huán)水換熱器表面不同位置，采集循環(huán)水換 熱器運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。
[0054] 有量綱包括均值、方差、均方根、最大值和最小值；無(wú)量綱包括波形指標(biāo)、峰值指 標(biāo)、峭度指標(biāo)。通過(guò)分析振動(dòng)信號(hào)提取故障特征值，如均值、方差、波形指標(biāo)、峰值指標(biāo)、峭度 指標(biāo)等。故障特征值包括有量綱和無(wú)量綱參數(shù)，循環(huán)水換熱器在不同的故障狀態(tài)下，表現(xiàn)的 值的范圍不同，進(jìn)而建立循環(huán)水換熱器的故障特征數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，可以根據(jù)故障特征數(shù)據(jù)庫(kù) 反向判定換熱器處于哪種故障下。
[0055] (2)基于ansys仿真模擬循環(huán)水換熱器在故障狀態(tài)下振動(dòng)信號(hào)的故障特征；
[0056] 根據(jù)循環(huán)水換熱器實(shí)體參數(shù)，實(shí)體參數(shù)包括循環(huán)水換熱器的管程的管徑、壁厚、長(zhǎng) 度，殼程的管徑、壁厚、長(zhǎng)度，折流板的形狀、大小、數(shù)量，基于ansys仿真構(gòu)建循環(huán)水換熱器 仿真模型，模擬不同故障狀態(tài)下的換熱器故障模型，經(jīng)過(guò)η次仿真（仿真次數(shù)通過(guò)經(jīng)驗(yàn)值獲 取，仿真次數(shù)越多，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)越完整），統(tǒng)計(jì)獲取循環(huán)水換熱器在不同故障狀態(tài)下的故障特 征值；同時(shí)，在基于ansys仿真模擬循環(huán)水換熱器時(shí)，通過(guò)設(shè)定與步驟（1)循環(huán)水換熱器模 型的相同狀態(tài)參數(shù)，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下循環(huán)水換熱器狀態(tài)參數(shù)與循環(huán)水換熱器故障的關(guān)聯(lián) 度；
[0057] 圖3為循環(huán)水換熱器典型故障診斷示意圖，循環(huán)水換熱器在不同故障情況下管道 內(nèi)流所激發(fā)的信號(hào)是不同的，但很可能是一些無(wú)規(guī)律性、非線性、非因果信號(hào)。要識(shí)別與判 定循環(huán)水換熱器在正常、堵塞、泄漏以及振動(dòng)異常等情況下的特征，需長(zhǎng)期收集循環(huán)水換熱 器各種情況下的特征信號(hào)，并對(duì)這些特征值進(jìn)行訓(xùn)練，因此，本步驟經(jīng)過(guò)η次仿真，統(tǒng)計(jì)獲 取循環(huán)水換熱器在不同故障狀態(tài)下的故障特征值，仿真次數(shù)依據(jù)經(jīng)驗(yàn)值獲取
[0058] (3)基于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下循環(huán)水換熱器模型，模擬循環(huán)水換熱器部分管路堵塞或者 泄漏；
[0059] 基于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下循環(huán)水換熱器模型溫度、壓力和流量不變條件下，通過(guò)堵塞循 環(huán)水換熱器的不同管道數(shù)模擬換熱器多管堵塞故障和人工制造泄漏孔模擬換熱器泄漏故 障，通過(guò)流量計(jì)、壓力傳感器、溫度傳感器測(cè)定多管堵塞故障和泄漏故障的特征值，建立循 環(huán)水換熱器故障特征數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0060] 步驟（3)建立循環(huán)水換熱器故障特征數(shù)據(jù)庫(kù)，還包括更新環(huán)水換熱器故障特征數(shù) 據(jù)庫(kù)，具體包括以下步驟，
[0061] 當(dāng)多管堵塞故障和泄漏故障的特征值不屬于現(xiàn)有故障特征數(shù)據(jù)庫(kù)所包括的值的 時(shí)候，將特征值和相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)增加到故障特征數(shù)據(jù)庫(kù)；當(dāng)特征值與現(xiàn)有故障特征數(shù) 據(jù)庫(kù)相互沖突時(shí)，進(jìn)行人工判斷是否更新故障特征數(shù)據(jù)庫(kù)，修訂特征數(shù)據(jù)庫(kù)由多名專家討 論確定，從而不斷完善故障特征數(shù)據(jù)庫(kù)，做到準(zhǔn)確率高的故障診斷。
[0062] (4)構(gòu)建換熱器故障特征值診斷模型，基于換熱器故障特征值診斷模型對(duì)循環(huán)水 換熱器的故障診斷。
[0063] 如圖2所示，步驟（4)構(gòu)建換熱器故障特征值診斷模型，基于換熱器故障特征值診 斷模型對(duì)循環(huán)水換熱器的故障診斷，具體包括以下步驟：
[0064] (401)構(gòu)建換熱器故障特征值診斷模型，換熱器故障特征值診斷模型具體結(jié)構(gòu)如 下：
[0065] 設(shè)原始數(shù)據(jù)組共有m個(gè)參數(shù)，由于影響循環(huán)水換熱器振動(dòng)和聲音信號(hào)的因素有 很多，本發(fā)明參數(shù)包括振動(dòng)參數(shù)、溫度參數(shù)、流量參數(shù)和壓力參數(shù)，（振動(dòng)參數(shù)、溫度參數(shù)、 流量參數(shù)和壓力參數(shù)為循環(huán)水換熱器的核心影響參數(shù)），所述參數(shù)表示為χ (η)α)，i = 1，2, 3,…，m，η表不時(shí)間點(diǎn)；
[0066] 則Χ(η)為第η時(shí)刻狀態(tài)下的故障特征值模型，X w的故障特征值模型為：
[0072] X(1)的緊鄰均值生成序列為：[0073]
[0067]
[0068]
[0069]
[0070]
[0071]
[0074] 其中：
[0075]
[0076] 換熱器故障特征值診斷模型x(())+az(1) = b對(duì)應(yīng)的方程為：
[0077]
[0078] 其中：參數(shù)a和b的值可有最小二乘法求得，
[0079]
[0080]
[0081]
[0082] (402)基于采集的振動(dòng)信號(hào)和狀態(tài)參數(shù)，通過(guò)量綱和無(wú)量綱分析提取故障特征值， 所述故障特征值為當(dāng)前流量、壓力和溫度狀態(tài)下的無(wú)量綱參數(shù)值，將所述當(dāng)前流量、壓力和 溫度狀態(tài)的故障特征值輸入到換熱器故障特征值診斷模型，輸出所述狀態(tài)下的故障診斷結(jié) 果。
[0083] 以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于振動(dòng)信號(hào)的循環(huán)水換熱器的故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟， (1) 建立循環(huán)水換熱器模型實(shí)驗(yàn)，獲取實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下循環(huán)水換熱器狀態(tài)參數(shù)與循環(huán)水 換熱器故障的關(guān)聯(lián)度； 建立實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下循環(huán)水換熱器模型，生成模擬現(xiàn)場(chǎng)的循環(huán)水換熱器模型，基于所述 循環(huán)水換熱器模型進(jìn)行循環(huán)水換熱器實(shí)驗(yàn)，采集循環(huán)水換熱器運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào) 和循環(huán)水換熱器的狀態(tài)參數(shù)；將振動(dòng)信號(hào)經(jīng)傅立葉變換轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)后，進(jìn)行有量綱和 無(wú)量綱分析，提取故障特征值，確定故障特征值的區(qū)間范圍，建立循環(huán)水換熱器狀態(tài)參數(shù)與 循環(huán)水換熱器故障的關(guān)聯(lián)度； 所述狀態(tài)參數(shù)包括溫度、壓力、流量和堵塞管路數(shù)； (2) 基于ansys仿真模擬循環(huán)水換熱器在故障狀態(tài)下振動(dòng)信號(hào)的故障特征； 根據(jù)循環(huán)水換熱器實(shí)體參數(shù)，建立基于ansys仿真構(gòu)建循環(huán)水換熱器仿真模型，模擬 不同故障狀態(tài)下的循環(huán)水換熱器故障模型，經(jīng)過(guò)η次仿真，統(tǒng)計(jì)獲取循環(huán)水換熱器在不同 故障狀態(tài)下的故障特征值；同時(shí)，在基于ansys仿真模擬循環(huán)水換熱器時(shí)，通過(guò)設(shè)定與步驟 (1)循環(huán)水換熱器模型的相同狀態(tài)參數(shù)，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下循環(huán)水換熱器狀態(tài)參數(shù)與循環(huán) 水換熱器故障的關(guān)聯(lián)度； (3) 基于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下循環(huán)水換熱器模型，模擬循環(huán)水換熱器部分管路堵塞或者泄 漏； 在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下循環(huán)水換熱器模型溫度、壓力和流量不變條件下，通過(guò)堵塞循環(huán)水換 熱器的不同管道數(shù)模擬換熱器多管堵塞故障和人工制造泄漏孔模擬換熱器泄漏故障，測(cè)定 所述多管堵塞故障和泄漏故障的特征值，建立循環(huán)水換熱器故障特征數(shù)據(jù)庫(kù)； (4) 構(gòu)建換熱器故障特征值診斷模型，基于換熱器故障特征值診斷模型對(duì)循環(huán)水換熱 器的故障診斷。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于振動(dòng)信號(hào)的循環(huán)水換熱器的故障診斷方法，其特征 在于，所述步驟（4)具體包括以下步驟： (401)構(gòu)建換熱器故障特征值診斷模型，具體結(jié)構(gòu)如下： 設(shè)原始數(shù)據(jù)組共有m個(gè)參數(shù)，所述參數(shù)包括振動(dòng)參數(shù)、溫度參數(shù)、壓力參數(shù)和流量參 數(shù)，所述參數(shù)表示為x(n) (i)，i = 1，2, 3, · · ·，m，η表示時(shí)間點(diǎn)； 則Χ(η)為第η時(shí)刻狀態(tài)下的故障特征值模型，X w的故障特征值模型為： X(O) = Ix (。)⑴，χ(。)⑵，χ(。)⑶，…，χ(。)⑴，…，χ(。) (m)}; 則x(1)的序列為： X(1) = {x (1) (I), x(1) (2), x(1) (3),. . . , x(1) (m)}； 其中：X(1)的緊鄰均值生成序列為： Z(1) = {z (1) (2), z(1) (3), z(1) (4),. . . , z(1) (m)}； 其中： CN 105158002 A _權(quán)利要求書(shū)_ _2/2 頁(yè)換熱器故障特征值診斷模型X0^azw= b對(duì)應(yīng)的方程為： :?、?y) dt 其中：參數(shù)a和參數(shù)b的值通過(guò)最小二乘法求得， bf ={B' B)'B1Y X 其中：(402)基于采集的振動(dòng)信號(hào)和狀態(tài)參數(shù)，通過(guò)量綱和無(wú)量綱分析提取故障特征值，所述 故障特征值為當(dāng)前流量、壓力和溫度狀態(tài)下的無(wú)量綱參數(shù)值，將所述當(dāng)前流量、壓力和溫度 狀態(tài)的故障特征值輸入到換熱器故障特征值診斷模型，輸出所述狀態(tài)下的故障診斷結(jié)果。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于振動(dòng)信號(hào)的循環(huán)水換熱器的故障診斷方法，其特征 在于， 步驟（1)所述振動(dòng)信號(hào)通過(guò)無(wú)線振動(dòng)傳感器采集，所述無(wú)線振動(dòng)傳感器通過(guò)磁性底座 吸附在循環(huán)水換熱器表面不同位置，采集循環(huán)水換熱器運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于振動(dòng)信號(hào)的循環(huán)水換熱器的故障診斷方法，其特征 在于， 步驟（1)所述有量綱包括均值、方差、均方根、最大值和最小值； 無(wú)量綱包括波形指標(biāo)、峰值指標(biāo)和峭度指標(biāo)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于振動(dòng)信號(hào)的循環(huán)水換熱器的故障診斷方法，其特征 在于， 步驟（3)建立循環(huán)水換熱器故障特征數(shù)據(jù)庫(kù)，還包括以下步驟， 當(dāng)多管堵塞故障和泄漏故障的特征值不屬于現(xiàn)有故障特征數(shù)據(jù)庫(kù)所包括的值的時(shí)候， 將所述特征值和相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)增加到故障特征數(shù)據(jù)庫(kù)；當(dāng)特征值與現(xiàn)有故障特征數(shù)據(jù) 庫(kù)相互沖突時(shí)，進(jìn)行人工判斷是否更新故障特征數(shù)據(jù)庫(kù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于振動(dòng)信號(hào)的循環(huán)水換熱器的故障診斷方法，利用循環(huán)水換熱器的狀態(tài)參數(shù)對(duì)循環(huán)水換熱器中的故障診斷問(wèn)題進(jìn)行研究，提出基于振動(dòng)信號(hào)的多元傳感信息融合的循環(huán)水換熱器故障診斷方法；本發(fā)明通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段和ANSYS仿真手段，準(zhǔn)確模擬循環(huán)水換熱器堵塞、損壞和異常振動(dòng)等情況，對(duì)循環(huán)水換熱器故障診斷機(jī)理進(jìn)行研究，振動(dòng)信號(hào)經(jīng)有量綱和無(wú)量綱分析，提取故障狀態(tài)下的特征值，建立循環(huán)水換熱器故障特征數(shù)據(jù)庫(kù)和基于多參數(shù)的故障診斷模型，逐步實(shí)現(xiàn)循環(huán)水換熱器的故障診斷；本故障診斷方法簡(jiǎn)單實(shí)用，對(duì)循環(huán)水換熱器進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷具有研究?jī)r(jià)值。
【IPC分類】G01M99/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105158002
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510545812
【發(fā)明人】黃劍鋒, 舒磊, 方澤強(qiáng), 劉科明, 陳家琛, 文鵬飛
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué), 廣東石油化工學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年8月28日