[发明专利]一种气体压缩机的状态分析监测系统及方法

权利要求书

1.一种气体压缩机的状态分析监测系统，其特征在于，包括气体压力传感器(1)、温度传感器(2)、信号调理器(3)、机油压力传感器(4)、振动传感器(5)、测振仪(6)、数据采集卡(7)、显示器(8)、计算机(9)；

所述气体压力传感器(1)、述温度传感器(2)以及机油压力传感器(4)分别与所述信号调理器(3)连接；所述振动传感器(5)与所述测振仪(6)连接，所述测振仪(6)以及信号调理器(3)分别与所述数据采集卡(7)连接；所述数据采集卡(7)与所述计算机(9)连接，所述计算机(9)与所述显示器(8)连接。

2.根据权利要求1所述的一种气体压缩机的状态分析监测系统，其特征在于，所述信号调理器(3)用于将气体压力传感器(1)、温度传感器(2)以及机油压力传感器(4)传来的信号进行放大，并传输给数据采集卡(7)。

3.根据权利要求1所述的一种气体压缩机的状态分析监测系统，其特征在于，所述数据采集卡(7)基于PX总线技术，用于将采集的信号转化为电信号，传输给计算机。

4.根据权利要求1所述的一种气体压缩机的状态分析监测系统，其特征在于，所述测振仪(6)用于将振动信号进行放大处理，并传输给数据采集卡(7)。

5.根据权利要求1所述的一种气体压缩机的状态分析监测系统，其特征在于，所述计算机(9)安装有LabVIEW平台软件。

6.一种气体压缩机的状态分析监测方法，其特征在于，将气体压力信号、温度信号、机油压力信号、振动信号输入计算机，并按照如下步骤对以上信号进行处理：

步骤(1)将气体压力信号、温度信号、机油压力信号、振动信号与预先设定的安全值的上限和下限进行比较，如超出上限或者下限则报警，同时启动故障诊断模块；

步骤(2)通过查询故障诊断模块中的气体压缩机状态参数异常和故障对应表，从而确定对应异常部件种类；

步骤(3)查询异常部件种类中各种部件在数据库中的历史维修记录，所述历史维修记录包括异常部件发生故障时间减去其安装后开始使用时间，记L为该类异常部件寿命值，则有L＝S-F，其中S代表部件开始使用时间，F代表异常部件设定使用终点时间；

步骤(4)计算状态参数异常对应的不同部件的寿命值；

步骤(5)，由寿命值最小的部件到寿命值最大的部件为顺序进行检查，直到找到故障部件，完成状态分析监测。

7.根据权利要求6所述的一种气体压缩机的状态分析监测方法，其特征在于，步骤(4)中异常部件寿命值的计算方法包括如下步骤：

步骤(41)排序，将步骤(3)一个异常部件的故障次数n个寿命值进行由小到大顺序进行排序；

步骤(42)参数估计，计算故障次数n个寿命值服从以下函数的参数估计值：

浴盆曲线，浴盆曲线概率密度函数为f(t)＝β/α^βexp(t/α)^βexp[1-exp(t/α)^β]的参数α和β的估计值，其中，t表示部件寿命变量，值为L，参数α代表位置、参数β代表形状；

威布尔分布，威布尔分布概率密度函数为f(t)＝αβt^β-1 exp(-αt^β)，其中，变量t表示工作寿命，参数α代表位置、参数代表形状；

线性递增概率密度函数f(t)＝(at+b)exp(-1/2at²-bt)，其中，变量t表示工作寿命，参数a代表线性函数的斜率，参数b代表截距；

指数分布，概率密度函数为f(t)＝αexp(-at)，其中，变量t表示工作寿命，参数α代表位置；

步骤(43)使用公式k＝1+3.322lgn对n个排序后的寿命值数据进行分组，分组数为k；

步骤(44)计算频率：

计算组与组之间的间隔即组距Δt＝(L_a-S_m)/k，其中，L_a为寿命的最大值，S_m为最小值；

确定各组组限值，组限即各组的上限值下限值将组限取成等于下限值且小于上限值即按半闭区间分配数据。

统计落入各组的频数Δr_i，根据寿命时间和各组下限值和小于上限值进行比较，如若寿命时间t_j满足则频数Δr_i＝Δr_i+1，并通过ω_i＝Δr_i/n计算频率ω_i。

步骤(45)通过计算各组的累积频率，其中，r_i为至第i组结束时的累积频数。

分别计算浴盆曲线、威布尔分布、线性递增函数以及指数分布的分布函数F_i’，F_i’的四种分布密度函数f(t)的积分，其中1≤i≤k；

分别计算k个F_i，F_i为第i组的累积频率；F_i通过参数估计后得到分布概率函数积分得到的F(t)计算可得到k个体数值，即F_i’和F_i均有k个；

计算D_i＝|F_i-F_i’|，取K-S的检验统计量D＝max(D₁，D₂，...，D_k)；

步骤(46)模型检验，根据设定置信水平δ和故障次数n个寿命值查柯尔莫哥洛夫检验的临界值D_c表得出D_c，判断上面四种分布是否存在D＜D_c：

如果只有一个D值小于某一临界值D_c，则该D值所对应的函数即为所选函数；

如果有两个或两个以上的D值小于某一临界值D_c，则选取较小的D值所对应的函数为所选函数；

如果所有四种模型的D值均大于或等于临界值D_c，直接应用平均值法以获得其寿命均值；

步骤(47)由t_i＝F^-1(ti)模拟第i次异常部件寿命，其中1≤i≤m，模拟m次之后，则此时设备或零部件寿命为

对浴盆曲线其对应的寿命计算式为t_i＝α{ln[1-ln[1-U_i]]}^1/β i＝1，2，...；

威布尔分布对应的寿命计算式为t_i＝[1/α(ln[1-U_i])]^1/β i＝1，2，...；

线性递增函数对应的寿命计算式为i＝1，2，...；

指数分布函数对应的寿命计算式为t_i＝1/α(ln[1-U_i])  i＝1，2，...，其中U_i取[0，1]随机值。