The invention discloses a fault diagnosis method for one-way valve of high-pressure diaphragm pump based on VMD and Wigner Ville. Firstly, the vibration signals of one-way valve of high-pressure diaphragm pump in fault state and normal state are collected by acceleration sensor, then the signals of each state are decomposed by VMD method, and then the K modes of fault vibration signals and normal vibration signals are decomposed. The components of IMF are screened out based on the central frequency observation method, and the Wigner_Ville distribution of each IMF component is calculated. Then the Wigner_Ville distribution results of each mode component are linearly superposed, and the Wigner_Ville distribution of fault and normal vibration signals are obtained. The vibration signals of one-way valve of high pressure diaphragm pump are collected, and the vibration signals and fault vibration signals are also calculated. By comparing Wigner_Ville distribution of No. 1 and normal vibration signals, extracting fault features and diagnosing faults, the method realizes the comprehensive and effective characterization of the status information of one-way valves, and effectively realizes the fault diagnosis of one-way valves of high-pressure diaphragm pumps.
【技术实现步骤摘要】
一种基于VMD和Wigner-Ville的高压隔膜泵单向阀故障诊断方法
本专利技术涉及一种基于VMD和Wigner-Ville的高压隔膜泵单向阀故障诊断方法，属于高压隔膜泵故障诊断领域。
技术介绍
往复式高压隔膜泵是输送高温、高腐蚀固液两相介质的长距离、高扬程的核心动力设备。单向阀作为高压隔膜泵核心机械零部件之一，其工作状态直接影响设备的整体性能及工作效率，且其运行过程中易受到往复运动、旋转运动及流体运动等多种类型振源的激励，使得单向阀的振动信号非常复杂，致使单向阀的故障具有突发性、并发性、多源性、非平稳性和非线性等特点，如果能在单向阀失效初期发现故障溯源并及时排除隐患，具有重要意义。在单向阀故障的早期阶段，冲击成分能量所占比例较小，且由于旋转运动和流体动力的干扰，会被引入到单向阀振动信号中形成噪声。故能有效地实现单向阀的早期故障诊断成为了该领域的一大难点。近些年来，国内外学者以柴油机、压缩机、离心泵、内燃机等典型往复式机械设备为重点研究对象，展开基于故障机理及基于信号分析的故障诊断方法的研究。高压隔膜泵作为往复式的典型设备之一，目前其研究仅限于曲轴、泵阀等零部件...
【技术保护点】
1.一种基于VMD和Wigner‑Ville的高压隔膜泵单向阀故障诊断方法，其特征在于，首先利用加速度传感器采集高压隔膜泵单向阀在故障状态和正常状态下的振动信号，然后采用VMD方法分别对采集到的故障振动信号和正常振动信号进行分解，分别得到k个模态分量，然后对故障振动信号的k个模态分量基于中心频率观察法筛选出富含故障信息的IMF分量，对正常振动信号的k个模态分量基于中心频率观察法筛选出未过分解的IMF分量，接着分别计算筛选出的各IMF分量的Wigner‑Ville分布，再分别将故障振动信号、正常振动信号的各模态分量的Wigner‑Ville分布结果分别进行线性叠加，得到故障振...
【技术特征摘要】
1.一种基于VMD和Wigner-Ville的高压隔膜泵单向阀故障诊断方法，其特征在于，首先利用加速度传感器采集高压隔膜泵单向阀在故障状态和正常状态下的振动信号，然后采用VMD方法分别对采集到的故障振动信号和正常振动信号进行分解，分别得到k个模态分量，然后对故障振动信号的k个模态分量基于中心频率观察法筛选出富含故障信息的IMF分量，对正常振动信号的k个模态分量基于中心频率观察法筛选出未过分解的IMF分量，接着分别计算筛选出的各IMF分量的Wigner-Ville分布，再分别将故障振动信号、正常振动信号的各模态分量的Wigner-Ville分布结果分别进行线性叠加，得到故障振动信号的Wigner-Ville分布、正常振动信号的Wigner-Ville分布，然后实时采集高压隔膜泵单向阀的振动信号，并将振动信号经VMD分解-Wigner-Ville分布后的结果分别与故障振动信号的Wigner-Ville分布、正常振动信号的Wigner-Ville分布对比，提取故障特征，从而实现对高压隔膜泵单向阀的故障诊断。2.根据权利要求1所述的基于VMD和Wigner-Ville的高压隔膜泵单向阀故障诊断方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：(1)分别选取单向阀磨损击穿故障、粗颗粒卡阀故障以及正常状态3种振动信号进行VMD分解，三种状态的分解过程相同，具体分解步骤如下：(1.1)将振动信号x(t)分解为k个的IMF分量，则对于每一个IMF分量均可以表示为一个调频-调幅的模态函数uk(t)，并要求k个模态函数uk(t)的带宽之和最小，且有k个模态函数uk(t)之和为输入信号f(t)，模态函数uk(t)的表达式如下：式中，Ak(t)是uk(t)的瞬时幅值，是uk(t)的瞬时相角；(1.2)估计k个模态函数uk(t)的带宽之和最小的值，首先对每个模态函数uk(t)进行Hilbert变换得到模态函数的单边频谱，如下所示：(δ(t)+j/πt)*uk(t)(2)式中，δ(t)为单位脉冲函数；j为虚数单位；*为卷积，t表示时间；(1.3)对每一个模态函数uk(t)预估一个中心频率ωk(t)，将每一个模态函数的单边频谱变换到相应的基频带上：式中，δ(t)为单位脉冲函数；j为虚数单位；*为卷积，ωk为uk(t)的中心频率；(1.4)计算以上解调信号梯度的平方L2的范数，估计各解析信号的带宽，得到的约束变分问题为：式中，uk＝{u1,u2...uk}代表分解得到k个IMF分量，ωk＝{ω1,ω2...ωk}代表各分量的频率中心，δ(t)为单位脉冲函数...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄国勇，吴漫，吴建德，王晓东，叶波，范玉刚，邹金慧，冯早，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53
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