流體動(dòng)壓型機(jī)械密封開(kāi)啟過(guò)程的聲發(fā)射特征監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、機(jī)械密封是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中最常用的軸封形式之一，因其可靠性高、泄漏量少、工作壽命長(zhǎng)和適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛地用于石油化工、航天航空和核電能源等領(lǐng)域。因此，機(jī)械密封件的使用性能將直接對(duì)機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備的安全性、生產(chǎn)過(guò)程的效率和生產(chǎn)成本產(chǎn)生影響。為此，對(duì)機(jī)械密封件采取實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，獲取有用的特征信息，分析機(jī)械密封在啟動(dòng)過(guò)程中的端面摩擦狀態(tài)，將是十分必要的。可以在密封件失效前及時(shí)發(fā)現(xiàn)并維修，避免因過(guò)早更換密封件造成的資源浪費(fèi)、成本提高，或是延遲更換造成

2、的安全事故。
　　通過(guò)機(jī)械密封開(kāi)啟過(guò)程監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，選取電渦流和聲發(fā)射法對(duì)密封端面的膜厚信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。實(shí)驗(yàn)采集了機(jī)械密封在開(kāi)啟全過(guò)程中的電渦流和聲發(fā)射信號(hào)，通過(guò)對(duì)電渦流信號(hào)的分析，建立起信號(hào)的變化與端面接觸狀態(tài)和摩擦狀態(tài)改變的對(duì)應(yīng)關(guān)系。將密封的開(kāi)啟過(guò)程分為干摩擦、混合摩擦和流體摩擦三種摩擦狀態(tài)，采集的信號(hào)在這三個(gè)狀態(tài)中均有明顯的特征體現(xiàn)。然后對(duì)開(kāi)啟過(guò)程中的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行分析，聲發(fā)射信號(hào)的變化情況也能與三種摩擦狀態(tài)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，采用小

3、波包分析法對(duì)信號(hào)進(jìn)行降噪處理。在設(shè)計(jì)的有無(wú)密封環(huán)對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，分析得到中高頻信號(hào)包含更多的與機(jī)械密封有關(guān)的信息的結(jié)論，選取聲發(fā)射信號(hào)中的高頻信息，根據(jù)機(jī)械密封端面的摩擦特性選擇適合的特征指標(biāo)，進(jìn)行時(shí)頻域特征提取，篩選得到有效的聲發(fā)射信號(hào)特征。
　　篩選得到的特征進(jìn)行歸一化處理后，分析特征對(duì)三種摩擦狀態(tài)具有較好的可識(shí)別性。將歸一化后的特征值作為Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量，構(gòu)建含反饋層的四層網(wǎng)絡(luò)模型。利用訓(xùn)練樣本進(jìn)行訓(xùn)練后，對(duì)測(cè)試樣本

4、進(jìn)行識(shí)別，得到較好的識(shí)別效果。之后選取不同的訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本，建立不同的網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行模式識(shí)別，發(fā)現(xiàn)均能很好地將不同的摩擦狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)。結(jié)果證明，選取的聲發(fā)射特征能有效地識(shí)別機(jī)械密封開(kāi)啟過(guò)程中的端面情況?；赑SO算法實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，通過(guò)加慣性權(quán)重因子和矩陣化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)PSO算法的改進(jìn)，提高了算法的運(yùn)行效率同時(shí)提升了算法的收斂速度。對(duì)比優(yōu)化前后神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出結(jié)果證實(shí)，PSO算法對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練速度和精度、收斂速度和狀態(tài)識(shí)別精