基于振动分析的液驱往复式氢气压缩机压缩周期参数非直接测量方法

摘要

针对氢气压缩机的振动信号成分相对复杂、易受噪声干扰以及压缩周期难以自动提取的问题，本文提出了基于变分时域分解、Hilbert变换和自相关函数相结合的液驱往复式氢气压缩机的压缩周期参数非直接测量方法。首先建立了液驱往复式压缩机活塞冲击仿真信号的数学模型，模拟活塞撞击气缸左、右极限位置时的振动信号，利用变分时域分解算法将模拟的活塞冲击信号从整个仿真信号中分离出来，然后利用Hilbert变换对分离的活塞冲击仿真信号进行包络解调并绘制包络谱，对包络谱的幅值序列进行自相关运算，最后自动检索自相关函数曲线最大峰值对应的延迟点数，计算压缩周期参数值。仿真信号分析结果表明：该方法可以自动提取获得正确的压缩周期参数值，当冲击信号受噪声影响时仍然具有高鲁棒性，其对9种不同信噪比仿真信号的提取成功率为88.89%。最后，将该方法应用到真实的液驱往复式氢气压缩机上，分别采集了不同电机转频、进气压力和二级排气压力共12种稳态运行工况下的排气阀振动信号。实验台数据分析结果表明，该方法提取的成功率为100%，与频谱、倒频谱、包络谱以及自相关函数的结果对比表明，该方法在所有5种方法中的提取成功率最高，进而验证了本文所提方法的有效性和优越性，为氢气压缩机状态监测、故障诊断与寿命预测提供了基础运行工况参数。

关键词

压缩周期 / 液驱往复式压缩机 / 振动分析 / 氢能

基金资助

四川省科技计划资助项目（2023YFG0351;2024JDHJ0057）