倒频谱在海洋石油设备在线监测诊断中应用.pdf

北京石油化工学院学报 第 23卷 第 2期 Vol_23 NO．2 JournalofBeijingInstituteof 2015年 6月 Jun．2015 Petro—chemicalTechnology 倒频谱在海洋石油设备在线监测诊断中的应用 李 进 ，吴天宠 ，李 由。，董欣红 ，陈明华 ，何 杉 (1．中海油能源发展股份有限公司油 Ikt建设工程分公司 ，天津 300450； 2．中国石油大学(华东)机 电工程学院，山东 青岛266580； 3．华 中科技大学机电与 自动化学院，湖北 武汉 430064) 摘要：海洋石油平台受波浪等激励影响，设备在线监测振动频谱中常伴随着复杂的频率，对设备状 态监测与故障诊断造成一定的难度 。由于设备振动频谱随机信号与周期脉冲 的混叠，一般频谱分析方 法难以辨识。倒频谱分析是一种提取频谱中周期成份的有效方法。笔者设计一种海洋石油设备在线监 测诊断系统，并提供倒频谱分析工具。通过实验数据对 比得出，倒频谱能够有效辨识海上石油特殊环境 下的特征频谱 。 关键词 ：倒频谱 ；在线监测 ；故障诊断；频谱分析 ；海洋石油 中图分类号 ：TH113 文献标志码 ：A 随着海洋石油工业 的高速发展 ，动设备资 越来越广 。 产 日趋密集 ，设备状态直接影响企业的产能发 1 在线监测系统设计 挥、产品质量、成本控制和综合竞争能力。海洋 石油生产动设备在运转过程中存在齿轮啮合不 由于海洋石油的特殊性 ，平台／处理厂等分 良、轴承磨损等现象，将产生复杂的振动 ，然而 布地域广 ，同时受波浪影响造成平 台变形、振动 在动设备出现故障过程 中，如齿轮与轴承故障 等，海洋石油生产动设备在线监测系统充分考 等 ，受冲击激励 的影响，振动则极为复杂 ，表现 虑海洋石油动设备监测的必要性和特殊性 ，建 为随机与周期脉冲的混叠且随着故障部位的不 立海洋石油 内部 网络环境下的在线监测系统 。 同，其时域振动信号呈不 同的规律特征 ，用一般 在线监测系统框架图如图 1所示 。 的频谱分析方法难以辨识_】]。由于海洋石油 生产动设备伴随海浪冲击、平台塑性变形等影 响 ，动设备在线监测振动频谱 中常伴 随着复杂 的频率，对设备状态监测与故障诊断造成一定 的影响 。 倒频谱分析可 以对各个频段进 行分析处 理 ，消除故障特征频率附近的频率干扰 ，有利于 提取故障特征 ]。倒频谱变换就是将复杂的 图 1 在线监测系统框架图 功率谱通过一系列卷积或乘积，取对数后化为 简单 “和”形式，得到识别信号的主要分量。由 在线监测系统采用三层网络架构 ：数据层 于倒频谱分析既不会漏掉边频信号 ，又能给出 (数据服务层)、中间层 (应用服务层)、表现层 非常精确的间距 ，因此倒频谱分析的应用范 围 (客户层)，可有效减少 网络流量和提高相应速 度，能够有效适应海洋石油内部 网络带宽较小 收稿 日期 的环境要求_4]。在线监测系统采用 MySQL数 作者简介 ：李进 (1986一)，男 ，硕士 ，工程师 ，从事海洋石油装 据库形式存储，提高 了处理速度和灵活