【摘 要】
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泵是流程工业的重要动力机械之一,其健康状态对于维护生产安全十分重要。工业上通常利用振动监测技术判断泵的健康状态及故障原因,但振动传感器接触式测量方式受限于高温、高压和高腐蚀的环境。声音诊断技术凭借其非接触式测量和采集便捷迅速的优势,具有较好的应用前景,利用多个声音传感器组成麦克风阵列,采集泵运行过程产生的声音信号,通过对该信号进行分析实现对泵的故障诊断和定位,为后续维修提供指导建议。本文基于泵常见
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泵是流程工业的重要动力机械之一,其健康状态对于维护生产安全十分重要。工业上通常利用振动监测技术判断泵的健康状态及故障原因,但振动传感器接触式测量方式受限于高温、高压和高腐蚀的环境。声音诊断技术凭借其非接触式测量和采集便捷迅速的优势,具有较好的应用前景,利用多个声音传感器组成麦克风阵列,采集泵运行过程产生的声音信号,通过对该信号进行分析实现对泵的故障诊断和定位,为后续维修提供指导建议。本文基于泵常见的故障,对麦克风阵列接收声音信号的组成成分和传递路径进行分析,对比多种麦克风阵列拓扑结构的优劣以确定最终的选型,开展故障诊断和定位方法的研究工作。本文的主要研究内容包括:（1）针对现有声音诊断技术大多忽略了声音信号传递过程中产生的混响效应导致故障信息被晚期混响所掩盖,或少数研究因去混响效果较差导致信号失真,难以识别出故障特征的问题,本文提出了一种基于去混响的泵故障诊断方法,首先利用加权预测误差方法对多通道故障声音信号进行晚期混响估计,得到去混响处理后的信号,其次利用经验模态分解方法提取出关键本征模态函数,再通过频谱和包络谱分析提取故障特征频率,得到诊断结论。（2）针对现有基于声音的故障定位方法仅依据专家经验人为选取某一频率范围的信号进行定位分析,造成定位误差较大的问题,本文提出一种基于特征频带与波束形成的泵故障定位方法,首先根据泵不同故障类型的特性对多通道故障声音信号进行处理,提取出特征频带信号,其次利用最小均方无失真响应方法计算泵所处平面的声场分布,从中搜索最大声源位置即为故障位置,然后将声场分布图与摄像头监控画面结合,实现泵故障定位可视化。最后搭建泵故障模拟试验平台,对常见的故障类型进行模拟,验证了上述两种方法的有效性。
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