在齿轮故障诊断领域中,对齿轮早期磨损故障实现有效诊断具有重要意义。然而,早期磨损故障特征弱,诊断难度大。针对该问题,提出了一种基于稀疏注意力机制的齿轮早期磨损故障诊断模型,采用一种新的稀疏注意力机制结合卷积神经网络,改进传统分段序列注意力机制,实现了具体故障频率定位。应用齿轮箱故障模拟实验数据进行测试验证,相比其他诊断方法,所提方法能够在同等样本条件与计算代价下,实现更为准确全面的诊断,降低分析成本,获得敏感故障特征频率,为齿轮维护提供数据支撑。

提出了一种基于ADAMS和ANSYS Workbench的往复式压缩机活塞杆跳动故障的分析方法。利用Pro/E软件建立了一台2D型双缸双作用卧式往复式压缩机运动部件模型,分别在ADAMS和ANSYS Workbench中完成了模型的动力学分析,得到了活塞杆组件在不同跳动量下的有限元分析结果,并同现场实际故障诊断结果进行对比分析。分析结果表明活塞杆跳动故障会引起整个活塞杆组件的加速度值增大,从而导致振动增大,并且随着跳动量的增加,活塞杆组件的加速度值逐渐增大,振动愈加强烈。此外,活塞杆的应力应变也会随着跳动量的增加而逐渐增大,在活塞杆的螺纹处、阶梯处和活塞杆与十字头连接处应力集中明显,易发生断裂的危险。

针对石化工艺生产中产量变化时压缩机无法连续调节负荷造成的能量浪费问题,设计了一种基于可编程逻辑控制器（PLC）控制的压缩机负荷连续调节电液系统,主要由S7-300 PLC、电液控制阀、液压驱动器和液压动力单元等组成。系统采用局部行程压开进气阀的控制原理,实现了压缩机负荷在0-100%范围的全量程连续调节,并根据实际工艺流程需求设计了逐级递推式的PID控制回路。该系统能够根据后端工艺的需求自动调节压缩机负荷,保证了工艺量的稳定,同时避免了原打回流方式造成的能量浪费。

活塞杆是往复机械核心运动部件,在大载荷气体力、往复惯性力作用下易发生疲劳断裂,进而导致活塞撞缸、压缩介质外泄、着火爆炸等恶性事故发生。活塞杆运行状态的有效监测是避免恶性故障发生的关键。本文基于在线监测系统数据提取了活塞杆轴心动态能量指数,用以评价活塞杆实际运行状态,通过实测活塞杆纵向与横向位移信号,计算活塞杆轴心运行轨迹,获得轴心在纵向与横向上的瞬时运动能量,结合常规活塞杆位移监测信号,可对典型的磨损故障、松动故障与断裂故障进行故障预警。实际故障案例数据验证了本文方法的有效性。

基于局部行程压开进气阀的往复压缩机无级气量调节系统采用液压系统驱动机械执行机构控制吸气阀的开启时间实现气量调节。本文通过建立气量调节工况下往复压缩机工作循环的数学模型与吸气阀阀片运动的数学模型,模拟了不同负荷下气缸内动态压力,分析执行机构外力瞬间撤销下吸气阀阀片自由关闭时的运动规律;利用AMESim软件对复位弹簧在不同的弹簧刚度下执行机构运动规律进行研究;通过实验与仿真结果对比分析,确定了气量调节工况下吸气阀运动规律和气量调节工况下缸体振动冲击的来源;为往复压缩机无级气量调节系统的研发和气量调节工况下往复压缩机吸气阀故障诊断提供理论依据。

针对传统故障模式与影响分析方法在实际应用方面存在的不足,提出了一种基于变权层次分析法的往复机械故障模式与影响半定量分析方法。采用变权层次分析法,从安全、环境、生产与维修四个方面对往复压缩机典型故障的影响进行半定量分析,将归一化后的故障影响指数引入改进的故障模式危害度计算模型,完成故障模式危害度分析。基于实际往复压缩机检维修数据完成验证计算。该方法相对传统故障模式与影响分析方法,在危害度分析精度方面有较好的效果,与机组实际检维修情况一致性较高。

往复压缩机活塞杆断裂故障是往复压缩机一类严重的故障,本文在Griffith提出的裂纹扩展的能量平衡准则的基础上,对活塞杆断裂故障机理进行了分析,得出活塞杆断裂故障发生时活塞杆振动幅值会增大;同时通过对往复压缩机活塞杆沉降位移信号进行小波降噪,滤除信号中噪声信号,并计算处理后的信号的峰峰值。最后通过观察几个活塞杆断裂故障案例,说明了活塞杆断裂故障发生时活塞杆振动幅值确实会增大,可以将小波降噪后的沉降位移信号的峰峰值作为活塞杆断裂故障的报警或诊断的特征参数。

气阀作为往复压缩机的关键部件，其故障率一直以来都排在首位，阀片运动规律的优劣直接影响气阀的使用寿命，故研究阀片的运动特性就显得特别重要。根据网状进气阀的结构建立了数学模型和实体模型，采用MATLAB和ANSYS/LS-DYNA软件对阀片动作过程进行了模拟，又用传感器对网状阀的阀片位移进行了实际测量。通过对仿真与试验结果的分析比对，得出了阀片在不同气阀弹簧刚度及不同转速下的动作响应特性，并分析出了振颤应力与撞击应力对阀片寿命的影响。

以含有间隙运动副的往复式压缩机为研究对象，利用RecurDyn软件的碰撞函数，建立带有十字头销间隙的压缩机传动机构动力学模型，根据往复式压缩机热力学方程，借助MATLAB模拟出无级气量调节下的动态气体力。考虑不同间隙幅值和多种工作负荷的因素，研究机组在无级气量调节系统作用下的动力学特性。仿真结果表明，间隙接触副对压缩机传动机构的动力学性能有显著影响，为传动机构的设计提供依据。针对气量调节下的机组，分析变工况给传动机构带来的一系列影响，为无级气量调节系统的研究提供实际参考价值。

气阀是往复空压机上的易损部件,由于机组排气量调节要求需增加无级气量调节系统,进而改变了气阀的工作状态,使得气阀故障机理变得复杂化。通过建立往复压缩机工作循环的数学模型,利用软件模拟获得压缩机气量调节工况下动态压力曲线;改进数学模型、增加故障影响参数后,模拟了吸气阀的泄漏故障和弹簧刚度失效故障,得到了故障下的气缸压力数据;基于PCA方法进行了气阀故障状态的自动分类。