Вейвлет-анализ и мультифрактальная параметризация при оценке технического состояния центробежных насосных агрегатов

• Автор: Корнишин, Денис Викторович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 171 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Елава 1 Насосное оборудование и методы определения

его технического состояния

1.1 Вибродиагностика как вид неразрушающего контроля 15 технического состояния оборудования

1.2 Преобразование Фурье. Спектр вибросигнала

1.3 Вейвлет-анализ как средство обработки сигналов

1.4 Обнаружение самоподобия в сигнале

1.5 Мультифрактальная параметризация вейвлет-картин

1.6 Выводы
Елава 2 Исследование гармонических колебаний с использованием
теории вейвлетов и мультифрактальной параметризации
2.1 Сравнение свойств вейвлетов для обработки сигнала
2.2 Анализ гармонического сигнала
2.3 Определение масштабов расположения несущих частот 56 вибросигнала насосного агрегата
2.4 Определение влияния степени зашумления вейвлет-картин 57 от наличия в сигнале высокочастотной составляющей
2.5 Анализ сигнала с частотной модуляцией
2.6 Влияние шумовой составляющей вибросигнала 60 при определении мультифрактальных параметров
2.7 Анализ вейвлет-картин развития неисправности дисбаланса
2.8 Мультифрактальная параметризация искусственного сигнала 65 2.90пределение предельного состояния степени однородности
2.10 Оценка реальной неисправности. Дисбаланс
2.11 Неисправность вида «расцентровка». Моделирование 73 искусственного сигнала
2.12 Оценка реальной неисправности. Расцентровка

2.13 Моделирование искусственного сигнала. Неисправность 79 вида «нарушение жесткости опор (мягкие опоры)»
2.14 Оценка реальной неисправности. Нарушение жесткости опор
2.15 Выводы
Глава 3 Объекты и средства исследований для отработки методики
оценки технического состояния центробежных насосных агрегатов консольного типа
3.1 Технические характеристики и описание конструкции 87 насосного агрегата в составе гидравлического стенда
3.2 Средства измерения СБ1 1900, С81 2115, СБ1 2120, 2130
3.3 Контрольные точки измерения вибросигнала
3.4 Применение программы пост-обработки вибросигналов 95 МАЗТЕЯТЯЕНО
3.5 Отработка методики вейвлет-преобразования сигналов 96 насосного агрегата на гидравлическом стенде
3.5.1 Выявление расцентровки по устойчивым гармоникам 96 в вибрационных сигналах Д1В, Д1А
3.5.2 Выявление дисбаланса по устойчивым гармоникам 99 в вибрационных сигналах Н1Г, Н1А
3.5.3 Выявление ослабления жесткости по устойчивой 101 гармонике в вибрационном сигнале Д1В
3.5.4 Обнаружение частотной модуляции сигнала Н1Г
3.5.5 Обнаружение тренда в сигнале Д2Г с помощью 103 дискретного вейвлет-преобразования
3.6 Выводы
Глава 4 Вейвлет-преобразование вибросигналов насосных
агрегатов в технологических условиях
4.1 Оценка параметров очистки сигнала от шума
4.2 Применение результатов двухмерного 113 непрерывного вейвлет-преобразования

4.3 Применение трехмерных картин непрерывного
вейвлет-преобразования
4.3.1 Выявление неисправности типа нарушения жесткости опор
4.3.2 Обнаружение дисбаланса ротора электродвигателя 123 при совместном влиянии неисправностей
4.3.3 Деградация подшипника
4.3.4 Скол покрывного диска рабочего колеса под влиянием 131 нарушения гидродинамики потока жидкости
4.3.5 Износ соединительной муфты
4.3.6 Коррозионно-эрозионный износ корпуса улитки 138 и разрушение рабочего колеса
4.3.7 Выявление коррозионно-эрозионного износа проточной части
4.4 Составление алгоритма комплексного подхода 142 к диагностике ЦНА с применением непрерывного
вейвлет-анализа и мультифрактальной параметризации
4.5 Выводы
Основные выводы
Библиографический список использованной литературы
Приложение А. Описание ПК МБМЖОМ
Приложение Б. Создание искусственного сигнала
Приложение В. Мультифрактальные параметры
вибросигнала при развитии неисправности
Приложение Г. Установки и насосы, исследованные
с применением вейвлет-анализа
Приложение Д. Амплитуда временного сигнала
Приложение Е. Справка о внедрении методики «Оценка
технического состояния центробежных насосных агрегатов (ЦНА) с применением вейвлет-анализа вибросигналов и мультифрактальной параметризации»

На практике существует два метода преобразования сигналов с применением теории вейвлетов - непрерывное вейвлет-преобразование и дискретное вейвлет-преобразование сигнала [56, 65, 66].
Краткая сущность непрерывного вейвлет-преобразования состоит в разбиении сигнала на смаштабированные и сдвинутые по оси времени версии исходного выбранного вейвлета:
где М - масштаб;
Р - позиция;
I - время.
Результатом непрерывного вейвлет-преобразования является множество вейвлет-коэффициентов С, которые являются функцией масштаба и позиции.
Процедура непрерывного вейвлет-преобразования (рисунок 1.17):
- сравнение материнского вейвлета с участком оригинального сигнала;
- вычисление коэффициента корреляции (зависимость коэффициента от формы материнского вейвлета);
- повторяющееся передвижение вейвлета по всему сигналу и повторение первых двух операций;
- масштабирование вейвлета и повторение первых трех операций;
- повторение вышеперечисленных операций для всех масштабов.
(1.12)

Рисунок 1.17 - Процедура непрерывного вейвлет-преобразования