变载荷下旋挖钻机柱塞泵非线性混沌特性分析与特征提取

基本信息
批准号:51305076
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:费胜巍
学科分类:
依托单位:东华大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:何勇,马晓建,李慧敏,胡洋,颜梦,郭明阳
关键词:
特征提取旋挖钻机混沌特性变载荷
结项摘要

Plunger pump is the main power supply of hydraulic system in rotary drilling rig, the running state directly affects the construction quality of rotary drilling rig.The extraction of the characteristics which reflect running state of plunger pump is the key to accurate diagnosis for its faults, and ensuring safe and reliable operation of the equipment. Rotary drilling rig usually works in the complex and changeable working conditions, its plunger pump is often under variable load working state, especially when faced with rock in drilling operation of rotary drilling rig, the plunger pump will suffer instantaneous impulsive load. However,at present, the fault feature extraction method of plunger pump is studied under the ideal and stable load condition mostly, which is different from its actual working condition. Therefore,in this project, feature extraction method of plunger pump in rotary drilling rig under variable load is studied by analyzing nonlinear chaotic characteristics of plunger pump in rotary drilling rig under variable load. A minimum reconstruction phase space which can reflect true attractor of the plunger pump condition is constructed, and chaotic characteristics which can reflect dynamic characteristics of plunger pump in rotary drilling rig are obtained. In order to eliminate the signal by the disturbance of impulsive load, impulsive load identification model of plunger pump is established, and convergence of transient response to impulsive load of plunger pump is analyzed. Feature stability and extraction method of plunger pump based on frequency sampling adaptive lifting wavelet packet K entropy is presented to obtain stable and effective characteristics of plunger pump under variable load. This research might provide the theoretical foundation for accurate diagnosis of plunger pump in rotary drilling rig under variable load.

柱塞泵是旋挖钻机液压系统的主要动力源,其运行状态直接影响到旋挖钻机施工质量。提取有效反映柱塞泵运行状态的特征是对其故障准确诊断,进而确保设备安全可靠运行的关键。旋挖钻机工况复杂多变,其柱塞泵常处于变载荷工作状态,尤其当钻孔作业中遭遇岩石时,其柱塞泵会遭受瞬时冲击载荷。然而,当前柱塞泵故障特征提取方法的研究大多是基于理想、稳定的载荷状态,与其实际工况环境差距较大。本项目通过分析变载荷下旋挖钻机柱塞泵非线性混沌特性,研究变载荷下旋挖钻机柱塞泵特征提取方法。构建能反映柱塞泵工况真实吸引子的最小重构相空间,获取能真实反映旋挖钻机柱塞泵动力学特征的混沌特征量;建立柱塞泵冲击载荷识别模型,分析冲击载荷下柱塞泵瞬态响应收敛性,以排除受冲击载荷干扰的信号;并提出基于变频采样自适应提升小波包K熵的柱塞泵特征稳定与提取方法,获取变载荷下稳定、有效的柱塞泵特征。为变载荷下旋挖钻机柱塞泵准确诊断奠定理论基础。

项目摘要

柱塞泵是旋挖钻机液压系统的主要动力源,其运行状态直接影响到旋挖钻机施工质量。提取有效反映柱塞泵运行状态的特征是对其故障准确诊断,进而确保设备安全可靠运行的关键。旋挖钻机工况复杂多变,其柱塞泵常处于变载荷工况,尤其当钻孔作业中遭遇岩石时,其柱塞泵会遭受瞬时冲击载荷。然而,当前柱塞泵故障特征提取方法的研究大多是基于理想、稳定的载荷状态,与其实际工况环境差距较大。本项目通过分析变载荷工况下旋挖钻机柱塞泵非线性混沌特性,研究变载荷工况下旋挖钻机柱塞泵特征提取方法。利用奇异值分解方法,构建优化的重构相空间,实现柱塞泵振动信号的降噪,以获取能真实反映旋挖钻机柱塞泵动力学特征的混沌特征量;利用混沌特征量中的Kolmogorov熵(简称K熵),建立柱塞泵冲击载荷识别模型,分析冲击载荷下柱塞泵瞬态响应收敛性,以排除受冲击载荷干扰的信号;并提出基于提升小波变换与K熵的变载荷工况下柱塞泵特征提取方法。为变载荷工况下旋挖钻机柱塞泵故障诊断问题的解决奠定基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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