[发明专利]在线测量往复机械传动链间隙量的方法及装置

说明书

本申请提供了一种在线测量往复机械传动链间隙量的方法及装置，该方法包括：采集反映往复机械传动链状态的多传感间接测量信号并进行预处理；对预处理后的多传感间接测量信号，从时域、频域和时频域提取多域特征参数；对多域特征参数依次进行信度评价、特征筛选和信息融合，获取融合特征参数；将融合特征参数及离线间隙观测量输入虚拟传感模型，建立表征多传感间接测量信号与传动链间隙量间的非线性关系；根据在线优化方法自适应调整虚拟传感模型并在线测量往复机械传动链间隙量。本申请可有效表征多传感间接测量信号与传动链间隙量间关系，并可在不中断设备正常运行的情况下实时估计往复机械传动链间隙的状态，以提高其状态监测的可靠性与鲁棒性。

技术领域

本申请涉及油气关键设备智能诊断领域，尤其是涉及一种在线测量往复机械传动链间隙量的方法及装置。

背景技术

往复式压缩机是油气行业中普遍使用、不可或缺的大型关键设备之一，是油气产品生产平稳、可靠运行的基础。然而，往复式压缩机在长期运行使用中，其传动链的间隙受恶劣工况条件和复杂环境因素的影响而逐渐增加，且间隙过大会使往复机械在运行的过程中产生明显的噪音和振动，从而影响整个系统的稳定性和可靠性，降低生产精度，缩短使用寿命。因而，实时有效地监测往复机械传动链间隙状态，对于提高往复式压缩机运行的可靠性和安全性具有重要意义，并为进一步的预后维修决策提供支持。

目前广泛应用于监测往复机械传动链间隙量的测量技术，根据传感参数与往复机械部件状态之间的相关性，可分为直接传感和间接传感技术。直接传感(如油液分析，显微观察等)，作为一种离线测量技术，它能够以较高的准确度表征往复机械传动链间隙的状态，然而，由于监测过程中接触不便以及成本过高的原因，该方法常常作为实验分析技术，故很难在实际应用中得到推广。为了克服直接传感技术的缺陷，间接传感(如压力、振动、声发射等测量技术)由于可实现对传动链状态的实时在线测量、以及成本较低的优点而普遍应用于往复机械的状态监测。但该方法所测量的传感参数(如振动、压力等信号)仅仅是设备状态的间接表征，此外，由于受到外界环境噪声、传感器自身特点等的干扰，其采集的数据信噪比较低。

总而言之，直接传感和间接传感技术是目前用于监测往复机械传动链间隙最为普遍的两种测量技术，但两者既有优点，又有缺点。直接传感可作为监测往复机械传动链间隙的直接指标，但它通常需要离线测量，从而中断了设备的正常运行。另一方面，间接传感可连续测量往复机械传动机构运动过程中的辅助参数，但所得到的传感信息是其机械部件状态的间接指标，并不能直接表征在线间接测量信号与往复机械传动链间隙量间之间的关系，因此，这种方案往往难以准确预测出往复机械传动链间隙量。因而，如何融合直接传感与间接传感的优势，从而得到一种智能传感技术成为目前研究的一个热点。其次，如何更好地表征在线间接测量信号与往复机械传动链间隙量间的非线性关系，也是当下传感技术急需解决的另一个问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种在线测量往复机械传动链间隙量的方法及装置，以克服现有技术无法有效表征间接测量信号与传动链间隙量间复杂关系的缺陷，可实时估计往复机械传动链间隙的状态，以提高往复式压缩机状态监测的可靠性与鲁棒性，并为进一步的维修决策提供支持。

为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种在线测量往复机械传动链间隙量的方法，包括：采集反映往复机械传动链状态的多传感间接测量信号；对所述多传感间接测量信号进行预处理，以去除其中的背景噪声；针对预处理后的多传感间接测量信号，分别从时域、频域和时频域提取多域特征参数；对所述多域特征参数依次进行信度评价、特征筛选和信息融合，以获取融合特征参数；将获取的融合特征参数及离线间隙观测量输入至虚拟传感模型，建立表征所述多传感间接测量信号与传动链间隙量间的非线性关系；根据实时采集的多传感间接测量信号获取新的融合特征参数，并将所述新的融合特征参数代入所述虚拟传感模型，实时估计传动链间隙量。