最大熵譜分析法在注水泵故障診斷中的應用趙玉龍曾廣錫21.西安交通大學機械工程學院，陜西西安710049；2.西安石油學院，陜西西安7ioo65息理論譜線。據此可診斷出注水泵的機械故障。設計了離心式注水泵信息監測系統。并開發了與1茨方法相應的軟件。用這種最大熵譜分析方法可以消除傳統熵譜分析中的能量泄漏窗函數柵欄效應等對診斷結果帶來的影響。該方法的現場測試結果與實際運行狀況相符。
作為油田注水泵關鍵設備的離心式注水泵，幾發化柳章將給油日生產帶農大損尖卞此須避免故障發生，減少停機。利用故障診斷技術，找出故障的似因并實施必要的對策。對機組在運，中的信息及時收集和處理，準確判斷機組的運行狀態是否發生變化，從而掌握機組的運行質量，這是非常重要的。目前，油田離心式注水泵機組，基本上沒有應用運行狀態監測和故障診斷技術，而。為保證注水泵的正常運轉。采切實可汀的監測和診斷技術，已成當務之急。
1監測系統設計所設計的離心式注水栗監測系統方框1.該監測系統由傳感器變送器數據采圯卡其中，傳感器采用高精度的電渦流傳感器，其頻響特性較好幾千赫，靈敏度較。用，測量電機軸與離心泵軸徑向振動位移。變送器由信號發生器產生1賊1的正弦波信號高頻放大檢波及濾波電路組成，它對傳感器信號進行調制放大檢波與濾波。
及信號米集等功能，其最商目號米集頻率30012，并5計算機建4接關系。屯機4泵轉速為2.，頻為50般來講。旋轉機組的運狀態及故障信息包含在10倍工頻以內的頻率成分中⑴針對本文的監測對象離心式注水泵機組，需要檢測到的就是為500吐范圍內的頻率成分。
由香農采樣定理采樣頻率廣必須人于或等于倍的最截止頻率即，傳感器，變送器以及人，數據采集卡的電氣指標，可以滿足離心測試軟件采用可視化較好的1心1 +語言編程。
只以注水泵故障診斷,最大熵譜信息理論最大熵譜分析方法把信息熵的概念引入到信號處觀中。這心種把，相關函數外推的方法。分析過松中沒有固定的窗函數。對采樣數據列進建模時，在每步外推自相關函數的過程中，使估計的相關函數乜含過程的息最多。即要求在過程的熵達到最大的條件下。確記未知的1相關函數值。借以達到譜估計的逼真和穩定程度最好的目的。也就是采用譜熵為最大的規則來估計功率譜3，就可以解決傳統譜分析中的窗函數和能量泄漏存在的問。
由信。熵1關理論町知34，維商斷隨機序列信息源的熵率可以為熵宇密度。
為了計算功率譜，依據賈1關系，頻譜戶與自相關函數幻之間的關系為所以，率與自相關函數及⑷之間的關系為當山觀測到的數據序列估計扣關函數每步估計的熵為最大時有，并使整理式4得型。由關系式5可知，最大熵譜反映的是信號的連續譜，其頻率分辨率為無限高。因此，可以解決傳統譜分析方法中的柵欄效應混疊現象以及譜變異性等問。
其中，參量由血評訪程34求解。
關系式為2；丁為待解參量；這為數據序列的均方差值由左+1個方程組成的方程組，可以解出，參量階數，由入10準則來確定2，5，就是對于采樣數據序列個數據，其方差與，使得關式，戶=1+孕為最小時的，值，即為采樣序列1卞，的模型的階次。在本文中。對采樣序列中的= 500個點應用1準則進廣汁算分析。得到梭型階次為= 240.而求解山，1方程的過利應用1柃代算法來求解131.
估計后，即可依據理論數學模型式5對采樣數據序列1勾做最大嫡譜，計與分沂。在線檢測流程框2.
2.2現場測試結果分析在油田注水泵站，對離心式注水泵機組的電機與水泵軸承位置處的軸振動進行了實地試驗檢測。
采樣頻率57.測試結果3所小。
閣3為屯機軸的運汀檢測。從檢測中可以看出，電機軸的講，傳感器檢測點處均有明顯的7倍工頻約350出分量峰值，濞傳感器處有5倍頻峰值250.而且5倍與7倍頻峰值是主要的。由旋轉機械的故障與其特征頻率的對應關系可知，通常出現奇數倍頻的信息成分由電網干擾而引起。這說明電機存在著明顯的電網干擾，且電機軸的高頻振動主要由電網干擾而引起。
運行檢測。其中龍檢測為離心泵與電機聯軸器端的波形和熵譜檢測，屯為離心泵末端的檢測a辟傳感器檢測的波形與最大熵譜b，傳感器檢測的波形與最大熵譜造成電機軸的高頻振動的影響通過聯軸器傳到了離心泵軸上。另外，在，4傳感器檢測到的熵譜上存在著小的2倍工頻分量峰值，而且4傳感器明斯傳感器處的軸承偏心不當。這是由于在工作過程中，軸承受熱變形而引起轉子軸承與軸頸的偏心不合適；或者是電機與離心泵軸通過聯軸器的連接存在較輕微的不對中。現場檢測證實了以上分析。
分析。13于窗函數的作用和快速傅立葉變換下1出現了明顯的旁瓣分值，此即能量泄漏；同時由于其譜的離散性為了顯其譜的整體形貌，對各離散點作了光滑連接，存在著柵欄效應，使譜分辨率明顯下降。與3，比較，最大熵鵲分析方法7倍工頻約350出的分1七峰值周同沒打能量泄漏現在兩譜主峰值的定位上。龍，屯傳感器檢測點處的傳統浩也存在卷類似的問。
C3傳感器檢測的波形與最大熵譜d，傳感器檢測的波形與最大熵譜譜中是主要的。由旋轉機械的故障與其特征頻率3結論1最大熵信息分析方法是種有效的油田離心式注水泵故障診斷方法。對機組長期以來的高頻振動作出了量的解釋。
12這種方法解決了傳統檢測方法中存在的窗函數能量泄漏以及譜估計變異性等問，可提高分析過程中的分辨率。
3可以準確地對離心式注水泵運行中存在的故障因素和種類定位。從而診斷出離心式注水泵運行中潛在的故障因素，為現場技術人員制定維護措施提供依據。
衡或轉軸存在永久性彎曲。因此該離心泵轉軸需要做動平衡或校軸。在，斯傳感器檢測到的熵譜cJlJ飛此時雖難知16勺確切值，但可由毒理學統計數據估計出邛勺個取值范圍。現假設16，則由頌定義可推知，6，6和，分別該化學物質為致癌物質的概率大于約等于和小尸該化7物質為1致癌物質的概率。這樣，便可以將邪值作為致作為在結果群4出現的條件。該化學物質為致癌物質的估算僨。
3討論以之及明對于具彌致砧傾向和弧非致癌傾的化算影響不大，且因01從所在的區間很小，故對代估計比較砧確。
肋剛近取值時較大，誤最人值3a，這時由于小叫少所在的。
較大，故對其估計比較粗略，其精度受到0，的制由于估計值廠+1從是尸，+1從所在區間的中點值，故尸1從的最大誤差為以+b+2ab，其值也受，的制約。
總之，比值評估法在給出丁的取值范圍后，只須通過兩步較為簡便的概率運兌，便丁求得化學物質為致癌物質概率的估計值，從而可為合理定量評估化學物質的致癌性提供1種有效簡便的概率統汁新方法。 |