流體動(dòng)壓型機(jī)械密封端面狀態(tài)監(jiān)測(cè)及健康評(píng)估.pdf

1、機(jī)械密封是旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械防止泄漏的關(guān)鍵部件，也是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代過程工業(yè)安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的有力保障。有效監(jiān)測(cè)機(jī)械密封的端面運(yùn)行狀態(tài)并對(duì)其進(jìn)行健康評(píng)估，將有助于對(duì)密封失效進(jìn)行早期預(yù)警。本文在分析機(jī)械密封工作及失效機(jī)理的基礎(chǔ)上，以流體動(dòng)壓型機(jī)械密封為監(jiān)測(cè)對(duì)象，運(yùn)用現(xiàn)代信號(hào)處理及模式識(shí)別技術(shù)，提出了密封開啟轉(zhuǎn)速及膜穩(wěn)定性的聲發(fā)射檢測(cè)方法，并通過提取表征密封端面磨損的數(shù)據(jù)特征，對(duì)流體動(dòng)壓型機(jī)械密封的端面健康評(píng)估方法進(jìn)行了研究。具體內(nèi)容及成果分別如下:

2、
　　(1)闡述了密封的基本工作機(jī)理，分析了基于密封開啟轉(zhuǎn)速和膜穩(wěn)定性來評(píng)估密封端面健康狀況的可行性?；诹黧w動(dòng)靜壓型機(jī)械密封試驗(yàn)臺(tái)，搭建了以電渦流、聲發(fā)射和振動(dòng)檢測(cè)為主的密封多傳感器信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了密封開啟轉(zhuǎn)速、膜穩(wěn)定性以及端面磨損的數(shù)據(jù)采集試驗(yàn)，為論文的方法驗(yàn)證提供了數(shù)據(jù)支持。
　　(2)對(duì)試驗(yàn)信號(hào)的基本特性進(jìn)行了分析，闡明了試驗(yàn)中信號(hào)產(chǎn)生及變化的機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，定義了密封的開啟階段和膜穩(wěn)定狀態(tài)，并通過對(duì)密封

3、在不同轉(zhuǎn)速下的噪聲特性及振動(dòng)特性進(jìn)行研究，為論文建立密封開啟轉(zhuǎn)速以及膜穩(wěn)定性的聲發(fā)射檢測(cè)模型提供了依據(jù)。
　　(3)研究了基于聲發(fā)射信號(hào)的流體動(dòng)壓型機(jī)械密封開啟轉(zhuǎn)速檢測(cè)方法。針對(duì)密封開啟瞬間信號(hào)和噪聲頻譜隨機(jī)混疊以及樣本難以獲取的問題，提出了基于遺傳粒子濾波(GPF)和最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVM)的聲發(fā)射建模方法。首先利用GPF對(duì)密封的聲發(fā)射信號(hào)降噪，然后對(duì)降噪后的信號(hào)抽取特征，并利用LS-SVM來構(gòu)建密封端面摩擦狀態(tài)的識(shí)別

4、模型。在完成建模的基礎(chǔ)上，再根據(jù)密封在不同轉(zhuǎn)速下的摩擦狀態(tài)變化來對(duì)其開啟轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)定。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該方法得到的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值相差不超過3r·min-1，因此能有效實(shí)現(xiàn)流體動(dòng)壓型機(jī)械密封的開啟轉(zhuǎn)速檢測(cè)。
　　(4)研究了基于聲發(fā)射信號(hào)的流體動(dòng)壓型機(jī)械密封膜穩(wěn)定性檢測(cè)方法。針對(duì)密封工作中聲發(fā)射信噪比極低以及樣本信息不均的問題，提出了基于粒子群快速獨(dú)立分量分析(PS-FastICA)和包含異類樣本的支持向量數(shù)據(jù)描述(SVDD-Neg)的

5、聲發(fā)射建模方法。首先利用PS-FastICA提取密封聲發(fā)射信號(hào)中的微弱液膜信息;然后對(duì)提取的信號(hào)分量抽取特征，并利用SVDD-Neg來構(gòu)建密封液膜穩(wěn)定狀態(tài)的識(shí)別模型。在完成建模的基礎(chǔ)上，再根據(jù)密封在一個(gè)觀測(cè)周期中多個(gè)聲發(fā)射數(shù)據(jù)樣本的識(shí)別結(jié)果來判定其液膜是否穩(wěn)定。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該方法的準(zhǔn)確率超過90％，因此能有效實(shí)現(xiàn)流體動(dòng)壓型機(jī)械密封的膜穩(wěn)定性檢測(cè)。
　　(5)研究了基于密封開啟轉(zhuǎn)速和膜穩(wěn)定性的流體動(dòng)壓型機(jī)械密封端面健康評(píng)估方法。在