醫(yī)用離心機(jī)故障診斷解析

發(fā)布時(shí)間：

2012-01-06

概要：

醫(yī)用離心機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的故障監(jiān)測(cè)與診斷，是通過(guò)對(duì)設(shè)備某些敏感部位振動(dòng)、平衡度、溫度、壓力等信號(hào)的采集，并通過(guò)對(duì)信號(hào)處理，提取特征參數(shù)的方法來(lái)辯識(shí)醫(yī)用離心機(jī)工作狀態(tài)。其基本原理是：在醫(yī)用離心機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，其零部件會(huì)發(fā)出各自確定特征的信號(hào)，而這些信號(hào)隨單個(gè)零件的損壞、磨損以及電子元件的電壓、電流、溫度等變化而變化。根據(jù)表征具體故障的特征參數(shù)，通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)，對(duì)醫(yī)用離心機(jī)故障進(jìn)行診斷和預(yù)報(bào)。

主要包括監(jiān)測(cè)與診斷兩個(gè)過(guò)程。其中每個(gè)過(guò)程都包括預(yù)處理和特征信號(hào)提取兩部分?？焖?、有效地提取反映設(shè)備故障信息的特征是故障診斷的關(guān)鍵。把從診斷的對(duì)象處獲得的數(shù)據(jù)看作一組時(shí)間序列，通過(guò)對(duì)該時(shí)間序列的分段采樣，將輸入數(shù)據(jù)映射成樣本空間的點(diǎn)，這些數(shù)據(jù)包括故障的類型、程度和位置等信息。首先對(duì)映射到樣本空間的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)刪除原始數(shù)據(jù)中的無(wú)用的信息得到另一類故障模式，由樣本空間映射成數(shù)據(jù)空間。在數(shù)據(jù)空間的基礎(chǔ)上，提取數(shù)據(jù)中的不變特性，形成不變故障模式空間。在提取了故障模式的不變特性后，根據(jù)診斷的需要和問(wèn)題的特性，對(duì)所選擇的模式特征矢量進(jìn)行量化壓縮變換，選擇有用的特征，以用于故障診斷。

2．1信號(hào)的產(chǎn)生和傳播

可以認(rèn)為醫(yī)用離心機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為一定常線性系統(tǒng)，則系統(tǒng)振動(dòng)可表示為：

M【】{x}C【】{x}K【]{x}={Q}．．

M【】為系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣，{X}為響應(yīng)的加速度向量，C【】為系統(tǒng)的阻尼矩陣，{x}為速度向量，[KI為系統(tǒng)剛度矩陣，{x}為振動(dòng)的位移向量，Q【】為產(chǎn)生醫(yī)用離心機(jī)系統(tǒng)振聲的激勵(lì)力向量。

醫(yī)用離心機(jī)系統(tǒng)振動(dòng)的激勵(lì)源主要有：電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，篩籃及轉(zhuǎn)軸的加工誤差、軸承和支架、裝配不平衡，試管裂紋破裂形成的腔內(nèi)積水、溫升過(guò)高等故障問(wèn)題造成的離心轉(zhuǎn)軸在高速旋轉(zhuǎn)中嚴(yán)重傾斜、振動(dòng)，當(dāng)振動(dòng)頻率超過(guò)極限值時(shí)，會(huì)引起離心機(jī)整個(gè)系統(tǒng)的共振，以致產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

2．2信號(hào)處理

應(yīng)用于醫(yī)用離心機(jī)故障診斷的振聲信號(hào)，通常是在醫(yī)用離心機(jī)電機(jī)、變速箱等外機(jī)體附近的某一點(diǎn)測(cè)取，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析以獲取有用信息。故障診斷通常用質(zhì)量分布、剛度和阻尼表示的機(jī)械系統(tǒng)模型，所出現(xiàn)的振聲現(xiàn)象與機(jī)器中運(yùn)動(dòng)和靜止的零部件有關(guān)，用Fi(e)，i_1，2，…，n表示這些零件的失效情況。在無(wú)故障時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)中的振動(dòng)和其它摩擦現(xiàn)象的初始產(chǎn)生是由于電機(jī)和篩籃的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和沖擊，以及附屬機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等與機(jī)械運(yùn)動(dòng)有關(guān)的強(qiáng)迫振動(dòng)，把這種振動(dòng)稱為基本振動(dòng)，記為c(r,t，0)，r表示位置，t表示動(dòng)態(tài)時(shí)間，0為機(jī)器的已使用時(shí)間。它的強(qiáng)度和頻率由機(jī)器類型決定。醫(yī)用離心機(jī)中零部件的失效是與故障有關(guān)的原始振動(dòng)的產(chǎn)生源，記為Vi(t,O)，在機(jī)械結(jié)構(gòu)中以時(shí)間t和頻率f傳遞。基本振動(dòng)和由失效造成的結(jié)構(gòu)振聲響應(yīng)的總和在某一位置r，用A(r,t，0)表示。在位置安裝加速度傳感器，它的輸出為電信號(hào)S(r,t，0)。為了得到S(r,t，0)的可分析模型，定義從失效的第個(gè)位置到測(cè)點(diǎn)的脈沖傳遞函數(shù)為h(ri,t，0)，這里ri--r(xl,y…z)是測(cè)點(diǎn)到振聲產(chǎn)生點(diǎn)的矢量。

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