混输泵喘振初生检测方法技术

本发明专利技术公开了一种混输泵喘振初生检测方法，步骤包括：

【技术实现步骤摘要】
混输泵喘振初生检测方法


[0001]本专利技术属于混输泵
，涉及一种混输泵喘振初生检测方法
。

技术介绍

[0002]随着我国能源需求的不断增加以及陆上资源的不断开采，海上油气资源具有良好的开发前景
。
而为了克服长距离输送管路及立管集输系统的压力损失
、
减少设备成本
、
提高输送效率，常采用多相混输系统进行介质输送
。
多相混输泵作为该系统的核心增压部件，常需要在气液两相流动工况下长时间运行，工况的复杂变化对混输泵的稳定性提出了严苛要求
。
混输泵内部流动状况逐渐恶化伴随着剧烈的流型转换，会引发泵发生喘振现象，使得泵的增压能力骤降，伴随剧烈的振动与噪声，影响泵的性能以及运行稳定性，因此开展关于混输泵压力喘振初生检测的研究，对于保障机组安全稳定运行有重大意义
。
[0003]目前检测泵喘振状态的方法主要是基于临界体积含气率的拟合模型，但是这些数学模型往往仅适用于单型号泵
、
特殊工况，适用范围窄，且很难实现混输泵喘振状态的在线智能监控
。
因此针对以上问题有必要提出一种更加智能
、
识别性能更好的混输泵喘振初生状态识别方法
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种混输泵喘振初生检测方法，通过导叶区域压力脉动信号对混输泵喘振状态进行准确判定，解决了现有检测方法中判定混输泵喘振初生状态准确性不足的问题
。
[0005]本专利技术采用的技术方案是，一种混输泵喘振初生检测方法，步骤包括：
[0006]步骤1，采集多相混输泵导叶流道区域压力脉动信号，记为信号序列
D(t)
；
[0007]步骤2，对信号序列
D(t)
进行处理，得到时间信号序列
x(i)
；
[0008]步骤3，对时间信号序列
x(i)
计算累积离差，构建新的序列
y(i)
；
[0009]步骤4，将序列
y(i)
从正反两个方向均划分为相同长度不重叠的
Ns
段，计算每个区间的均方误差
F2(v,s)
；
[0010]步骤5，通过均方误差
F2(v,s)
计算
q
阶波动函数的平均值
F
q
(S)
；
[0011]步骤6，计算
Hurst
指数
H(q)
；
[0012]步骤7，计算多重分形质量指数
τ
(q)
；
[0013]步骤8，计算奇异指数
α
与分形维度
f(
α
)
之间的关系；
[0014]步骤9，计算多重分形谱特征参数
Δ
f
，判断混输泵是否发生喘振，转回步骤1，进入新一轮循环
。
[0015]本专利技术的有益效果是，通过采集混输泵导叶流道区域的压力脉动信号，采用改进的自适应噪声完全结合经验模态分解方法对传统的多重分形去趋势方法进行改进，较为完整的反映了系统的内在动力学特性，通过分析不同状态下的压力脉动信号多重分形谱参数
Δ
f
的变化关系，通过喘振初生状态的临界特征参数值，有效解决混输泵运行过程中的喘振
状态识别问题
。
本专利技术方法可以进一步推广到真机喘振状态检测中，为多相混输泵机组的安全稳定运行提供保障，为后续的发展提供了有益借鉴
。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例1所采用的测试系统示意图；
[0017]图2是本专利技术实施例1中所采集的压力脉动信号时域波形图；
[0018]图3是本专利技术实施例1中利用改进自适应噪声完全结合经验模态分解方法对所采集的压力脉动信号进行分解的结果图；
[0019]图4是本专利技术实施例1中利用本专利技术方法对压力脉动信号进行分析所得到的多重分形谱；
[0020]图5本专利技术实施例1中压力脉动信号多重分形谱参数
Δ
f
变化趋势图
。
[0021]图6是本专利技术实施例2中利用本专利技术方法对压力脉动信号进行分析所得到的多重分形谱；
[0022]图7本专利技术实施例2中压力脉动信号多重分形谱参数
Δ
f
变化趋势图
。
[0023]图8是本专利技术实施例3中利用本专利技术方法对压力脉动信号进行分析所得到的多重分形谱；
[0024]图9本专利技术实施例3中压力脉动信号多重分形谱参数
Δ
f
变化趋势图
。
[0025]图中，
1.
叶轮，
2.
导叶，
3.
高频压力脉动传感器，
4.
数据采集卡，
5.
计算机
。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明
。
[0027]参照图1，本专利技术混输泵喘振初生检测方法采用的硬件结构是，混输泵设置有叶轮1和导叶2，在导叶2外壳上安装有高频压力脉动传感器3，高频压力脉动传感器3通过数据采集卡4与计算机5实现数据传输
。
即本专利技术方法通过高频压力脉动传感器3采集多相混输泵导叶流道区域压力脉动信号，通过数据采集卡4与计算机5中，实现数据处理，得到最终判定结论
。
[0028]本专利技术混输泵喘振初生检测方法，按照以下步骤具体实施：
[0029]步骤1，采集多相混输泵导叶流道区域压力脉动信号，记为信号序列
D(t)
；
[0030]步骤2，利用改进的自适应噪声完全结合经验模态分解方法，对所采集的信号序列
D(t)
进行处理，去除信号趋势项，具体过程是；
[0031]2.1)
在信号序列
D(t)
中加入一定大小的白噪声形成待分解的信号序列，表达式为：
[0032]D
i
(t)
＝
D(t)+
β0E1(w
i
(t))(1)
[0033]式
(1)
中，
D
i
(t)
为加入噪声的第
i
个待分解信号，
i
＝
1,2,3
…
，
i
表示添加白噪声的次数；
β0为加入白噪声的尺度系数，
w
i
(t)
为第
i
个零均值单位方差白噪声；
E1(w
i
(t))
为
w
i
(t)
的第一个
EMD
分量；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种混输泵喘振初生检测方法，其特征在于，步骤包括：步骤1，采集多相混输泵导叶流道区域压力脉动信号，记为信号序列
D(t)
；步骤2，对信号序列
D(t)
进行处理，得到时间信号序列
x(i)
；步骤3，对时间信号序列
x(i)
计算累积离差，构建新的序列
y(i)
；步骤4，将序列
y(i)
从正反两个方向均划分为相同长度不重叠的
Ns
段，计算每个区间的均方误差
F2(v,s)
；步骤5，通过均方误差
F2(v,s)
计算
q
阶波动函数的平均值
F
q
(S)
；步骤6，计算
Hurst
指数
H(q)
；步骤7，计算多重分形质量指数
τ
(q)
；步骤8，计算奇异指数
α
与分形维度
f(
α
)
之间的关系；步骤9，计算多重分形谱特征参数
Δ
f
，判断混输泵是否发生喘振，转回步骤1，进入新一轮循环
。2.
根据权利要求1所述的混输泵喘振初生检测方法，其特征在于，步骤2中，利用改进的自适应噪声完全结合经验模态分解方法，对所采集的信号序列
D(t)
进行处理，去除信号趋势项，具体过程是；
2.1)
在信号序列
D(t)
中加入一定大小的白噪声形成待分解的信号序列，表达式为：
D
i
(t)
＝
D(t)+
β0E1(w
i
(t))(1)
式
(1)
中，
D
i
(t)
为加入噪声的第
i
个待分解信号，
i
＝
1,2,3
…
，
i
表示添加白噪声的次数；
β0为加入白噪声的尺度系数，
w
i
(t)
为第
i
个零均值单位方差白噪声；
E1(w
i
(t))
为
w
i
(t)
的第一个
EMD
分量；
2.2)
将待分解信号
D
i
(t)
进行
EMD
分解，获得第一个残余分量
r1(t)
和
IMF
分量
IMF1(t)
，表达式为：
r1(t)
＝
M(D
i
(t))(2)IMF1(t)
＝
D(t)
‑
r1(t)(3)
式
(2)
中，算子
M
为信号的局部均值，即信号幅值求和后再求平均；
2.3)
计算第
k
个残余分量
r
k
(t)
，表达式为：
r
k
(t)
＝
M(r
k
‑1(t)+
β
k
‑1E
k
(w
i
(t)))(4)
式
(4)
中，
k
＝
2,3,4
…
M
，
M
为分解得到的
IMF
分量个数；
β
k
‑1表示第
k
次分解所加入噪声的尺度系数；
2.4)
计算第
k
个
IMF
分量
IMF
k
(t)
，表达式为：
IMF
k
(t)
＝
r
k
‑1(t)
‑
r
k
(t)(5)2.5)
重复步骤
2.3)
和步骤
2.4)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯建军，赵楠楠，罗兴锜，朱国俊，李晨昊，吴广宽，王李科，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：