本發(fā)明屬于噴水推進(jìn)，涉及用于混流泵振動(dòng)檢測(cè)的二維聯(lián)合峭度分析方法。

背景技術(shù)：

1、在噴水推進(jìn)器中，混流泵因其卓越的性能而被廣泛采用。該泵型的運(yùn)行穩(wěn)定性是確保噴水推進(jìn)系統(tǒng)在噪聲控制和整體穩(wěn)定性方面表現(xiàn)的關(guān)鍵因素?；炝鞅谜駝?dòng)問題的成因復(fù)雜多樣，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)不平衡、流體動(dòng)力學(xué)因素以及運(yùn)行環(huán)境的變化等?，F(xiàn)有的振動(dòng)檢測(cè)方法主要依賴于單一測(cè)點(diǎn)的信號(hào)分析，如時(shí)域分析、頻域分析和時(shí)頻域分析等。這些方法在某些簡(jiǎn)單工況下能夠提供有效的診斷信息，但在處理復(fù)雜工況和非線性振動(dòng)問題時(shí)，其精度和可靠性顯得不足。尤其在混流泵啟動(dòng)、變速等過渡過程的振動(dòng)檢測(cè)中，泵系統(tǒng)的流體特性和機(jī)械特性相互耦合，使得振動(dòng)信號(hào)呈現(xiàn)出高度的非線性和非平穩(wěn)特性，傳統(tǒng)的單一測(cè)點(diǎn)信號(hào)分析方法難以準(zhǔn)確區(qū)分和診斷這些復(fù)雜的振動(dòng)問題。二維聯(lián)合峭度分析方法通過結(jié)合兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的時(shí)域信號(hào)，可以更全面地反映振動(dòng)信號(hào)的特征，特別適用于處理混流泵這種復(fù)雜工況下的振動(dòng)信號(hào)。因此，開發(fā)一種基于二維聯(lián)合峭度分析方法的混流泵振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于提高泵系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性具有重要的實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供用于混流泵振動(dòng)檢測(cè)的二維聯(lián)合峭度分析方法，解決了傳統(tǒng)振動(dòng)檢測(cè)方法在識(shí)別復(fù)雜故障模式時(shí)存在的精度低及可靠性差的問題。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，用于混流泵振動(dòng)檢測(cè)的二維聯(lián)合峭度分析方法，具體過程如下：利用激光測(cè)振儀和壓力脈動(dòng)傳感器采集主軸徑向振動(dòng)位移信號(hào)和葉輪出口壓力脈動(dòng)，并基于采集的兩個(gè)信號(hào)求解二維聯(lián)合峭度；利用標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布和二維聯(lián)合峭度基準(zhǔn)值，對(duì)混流泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。

3、本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：

4、具體包括如下步驟：

5、步驟1，啟動(dòng)混流泵振動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，水流依次經(jīng)過進(jìn)口流道、葉輪、導(dǎo)葉及出口流道；

6、步驟2，使用激光測(cè)振儀采集主軸振動(dòng)位移信號(hào)，同時(shí)使用壓力脈動(dòng)傳感器采集葉輪的出口壓力脈動(dòng)信號(hào)，從而獲得主軸振動(dòng)位移信號(hào)的時(shí)間序列x1和葉輪的出口壓力脈動(dòng)信號(hào)x2；

7、步驟3，采用二維核密度函數(shù)計(jì)算振動(dòng)位移信號(hào)的時(shí)間序列x1和葉輪出口壓力脈動(dòng)信號(hào)x2的聯(lián)合概率密度函數(shù)p(x1，x2)；

8、步驟4，將p(x1，x2)對(duì)(-∞，+∞)范圍內(nèi)的x2進(jìn)行積分，得到x1的邊緣概率密度p(x1)；將p(x1,x2)對(duì)(-∞，+∞)范圍內(nèi)的x1進(jìn)行積分，得到x2的邊緣概率密度p(x2)；

9、步驟5，x1和x2的單獨(dú)四階矩以及二者之間的混合四階矩；

10、步驟6，基于步驟4和步驟5，計(jì)算x1和x2二維聯(lián)合峭度；

11、步驟7，計(jì)算振動(dòng)位移信號(hào)的時(shí)間序列x1和葉輪出口壓力脈動(dòng)信號(hào)x2的最大信息系數(shù)，并通過相關(guān)性系數(shù)確定二維聯(lián)合峭度的基準(zhǔn)值kab；

12、步驟8，獲得信號(hào)x1和x2的二維聯(lián)合峭度基準(zhǔn)值kab后，將超過基準(zhǔn)值kab的二維聯(lián)合峭度命名為正聯(lián)合峭度，將低于基準(zhǔn)值kab的為負(fù)聯(lián)合峭度。

13、步驟4中，采用如下公式(1)和公式(2)邊緣概率密度p(x1)和p(x2)的計(jì)算方法為：

14、

15、

16、步驟5中，通過如下公式(3)～(7)計(jì)算x1和x2的單獨(dú)四階矩以及二者之間的混合四階矩；

17、μ1＝∫∫(x1-e(x1))4p(x1,x2)dx1dx2?(3)

18、μ2＝∫∫(x2-e(x2))4p(x1,x2)dx1dx2?(4)

19、μ3＝∫∫(x1-e(x1))4(x2-e(x2))4p(x1,x2)dx1dx2?(5)

20、

21、

22、其中，e(x1)和e(x2)分別表示x1和x2的均值，μ1和μ2分別表示x1和x2的單獨(dú)四階矩，μ3表示x1和x2之間的混合四階矩。

23、步驟6中，通過如下公式(8)～(10)計(jì)算x1和x2二維聯(lián)合峭度；

24、

25、

26、

27、其中，和分別表示x1和x2的方差，k表示二者之間的二維聯(lián)合峭度。

28、步驟7的具體過程為：

29、步驟7.1，將時(shí)間序列信號(hào)x1和x2分別劃分為區(qū)間集合{i1，i2，……，ik}和{j1，j2，……，jk}，每個(gè)區(qū)間ii和jj分別代表信號(hào)x1和x2在特定數(shù)值范圍內(nèi)的劃分，計(jì)算每個(gè)區(qū)間的概率，并通過計(jì)算得到的概率構(gòu)建聯(lián)合分布表，具體如下：

30、

31、

32、

33、其中，概率p(ii)表示x1落在區(qū)間ii的可能性；概率p(jj)表示x2落在區(qū)間jj的可能性，聯(lián)合概率p(ii，jj)表示x1落在區(qū)間ii且x2落在區(qū)間jj的可能性；

34、步驟7.3，利用步驟7.2構(gòu)建的聯(lián)合分布表計(jì)算兩個(gè)信號(hào)之間的互信息i(x1；x2)，具體如下：

35、

36、

37、

38、i(x1；x2)＝h(x1)+h(x2)-h(x1,x2)?(17)

39、其中，h(x1)表示表示信號(hào)x1的熵用于度量x1在各個(gè)區(qū)間ii上的概率分布的不確定性；h(x2)表示表示信號(hào)x2的熵用于度量x2在各個(gè)區(qū)間jj上的概率分布的不確定性；h(x1,x2)表示兩個(gè)信號(hào)的聯(lián)合熵，度量了兩個(gè)信號(hào)組合分布的不確定性；

40、步驟7.4，根據(jù)正態(tài)分布特性將信號(hào)x1和x2進(jìn)行不同的區(qū)間劃分方案{k1,k2,…,km}的計(jì)算，針對(duì)不同的區(qū)間劃分方案{k1，k2，…，km}，執(zhí)行步驟7.3計(jì)算得到不同的互信息值最終，選取最大互信息值作為最大信息系數(shù)，并將最大信息系數(shù)作為時(shí)間序列信號(hào)x1和x2的相關(guān)性系數(shù)δ；

41、

42、步驟7.5，生成兩個(gè)獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布信號(hào)z1和z2，然后通過線性組合的方法將這兩個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有指定相關(guān)性δ的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布信號(hào)x3和x4：

43、x3＝z1?(19)

44、

45、步驟7.6，用標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布信號(hào)x3代替x1、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布信號(hào)x4代替x2，然后執(zhí)行步驟4至步驟6，得到兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布信號(hào)x3和x4之間的二維聯(lián)合峭度kab，將kab作為主軸振動(dòng)位移信號(hào)的時(shí)間序列x1和葉輪的出口壓力脈動(dòng)信號(hào)x4的二維聯(lián)合峭度基準(zhǔn)值。

46、本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明基于兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的時(shí)域信號(hào)，通過采用二維聯(lián)合峭度分析方法，提高了混流泵振動(dòng)檢測(cè)的精度和可靠性。利用最大信息系數(shù)有效捕捉了信號(hào)之間的非線性和線性關(guān)系，使得異常振動(dòng)特征的識(shí)別更加準(zhǔn)確。利用標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布和二維聯(lián)合峭度基準(zhǔn)值，對(duì)混流泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，提供了可靠的診斷依據(jù)，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題并進(jìn)行維護(hù)和優(yōu)化。該方法不僅適用于混流泵系統(tǒng)的振動(dòng)檢測(cè)，還可以推廣應(yīng)用于其他復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)分析，具有較強(qiáng)的通用性和實(shí)用性，從而提高設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和使用壽命，降低維護(hù)成本。通過對(duì)混流泵主軸振動(dòng)測(cè)點(diǎn)和葉輪出口壓力脈動(dòng)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合分析，本發(fā)明能夠提高故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性和靈敏度，及時(shí)識(shí)別并預(yù)防潛在故障，保障設(shè)備的正常運(yùn)行并延長(zhǎng)其使用壽命。