最大熵谱分析法在注水泵故障诊断中的应用赵玉龙曾广锡21.西安交通大学机械工程学院，陕西西安710049；2.西安石油学院，陕西西安7ioo65息理论谱线。据此可诊断出注水泵的机械故障。设计了离心式注水泵信息监测系统。并开发了与1茨方法相应的软件。用这种最大熵谱分析方法可以消除传统熵谱分析中的能量泄漏窗函数栅栏效应等对诊断结果带来的影响。该方法的现场测试结果与实际运行状况相符。

　　作为油田注水泵关键设备的离心式注水泵，几发化柳章将给油日生产带农大损尖卞此须避免故障发生，减少停机。利用故障诊断技术，找出故障的似因并实施必要的对策。对机组在运，中的信息及时收集和处理，准确判断机组的运行状态是否发生变化，从而掌握机组的运行质量，这是非常重要的。目前，油田离心式注水泵机组，基本上没有应用运行状态监测和故障诊断技术，而。为保证注水泵的正常运转。采切实可汀的监测和诊断技术，已成当务之急。

　　1监测系统设计所设计的离心式注水栗监测系统方框1.该监测系统由传感器变送器数据采圯卡其中，传感器采用高精度的电涡流传感器，其频响特性较好几千赫，灵敏度较。用，测量电机轴与离心泵轴径向振动位移。变送器由信号发生器产生1贼1的正弦波信号高频放大检波及滤波电路组成，它对传感器信号进行调制放大检波与滤波。

　　及信号米集等功能，其最商目号米集频率30012，并5计算机建4接关系。屯机4泵转速为2.，频为50般来讲。旋转机组的运状态及故障信息包含在10倍工频以内的频率成分中⑴针对本文的监测对象离心式注水泵机组，需要检测到的就是为500吐范围内的频率成分。

　　由香农采样定理采样频率广必须人于或等于倍的最截止频率即，传感器，变送器以及人，数据采集卡的电气指标，可以满足离心测试软件采用可视化较好的1心1 +语言编程。

　　只以注水泵故障诊断,最大熵谱信息理论最大熵谱分析方法把信息熵的概念引入到信号处观中。这心种把，相关函数外推的方法。分析过松中没有固定的窗函数。对采样数据列进建模时，在每步外推自相关函数的过程中，使估计的相关函数乜含过程的息最多。即要求在过程的熵达到最大的条件下。确记未知的1相关函数值。借以达到谱估计的逼真和稳定程度最好的目的。也就是采用谱熵为最大的规则来估计功率谱3，就可以解决传统谱分析中的窗函数和能量泄漏存在的问。

　　由信。熵1关理论町知34，维商断随机序列信息源的熵率可以为熵宇密度。

　　为了计算功率谱，依据贾1关系，频谱户与自相关函数幻之间的关系为所以，率与自相关函数及⑷之间的关系为当山观测到的数据序列估计扣关函数每步估计的熵为最大时有，并使整理式4得型。由关系式5可知，最大熵谱反映的是信号的连续谱，其频率分辨率为无限高。因此，可以解决传统谱分析方法中的栅栏效应混叠现象以及谱变异性等问。

　　其中，参量由血评访程34求解。

　　关系式为2；丁为待解参量；这为数据序列的均方差值由左+1个方程组成的方程组，可以解出，参量阶数，由入10准则来确定2，5，就是对于采样数据序列个数据，其方差与，使得关式，户=1+孕为最小时的，值，即为采样序列1卞，的模型的阶次。在本文中。对采样序列中的= 500个点应用1准则进广汁算分析。得到梭型阶次为= 240.而求解山，1方程的过利应用1柃代算法来求解131.

　　估计后，即可依据理论数学模型式5对采样数据序列1勾做最大嫡谱，计与分沂。在线检测流程框2.

　　2.2现场测试结果分析在油田注水泵站，对离心式注水泵机组的电机与水泵轴承位置处的轴振动进行了实地试验检测。

　　采样频率57.测试结果3所小。

　　阁3为屯机轴的运汀检测。从检测中可以看出，电机轴的讲，传感器检测点处均有明显的7倍工频约350出分量峰值，濞传感器处有5倍频峰值250.而且5倍与7倍频峰值是主要的。由旋转机械的故障与其特征频率的对应关系可知，通常出现奇数倍频的信息成分由电网干扰而引起。这说明电机存在着明显的电网干扰，且电机轴的高频振动主要由电网干扰而引起。

　　运行检测。其中龙检测为离心泵与电机联轴器端的波形和熵谱检测，屯为离心泵末端的检测a辟传感器检测的波形与最大熵谱b，传感器检测的波形与最大熵谱造成电机轴的高频振动的影响通过联轴器传到了离心泵轴上。另外，在，4传感器检测到的熵谱上存在着小的2倍工频分量峰值，而且4传感器明斯传感器处的轴承偏心不当。这是由于在工作过程中，轴承受热变形而引起转子轴承与轴颈的偏心不合适；或者是电机与离心泵轴通过联轴器的连接存在较轻微的不对中。现场检测证实了以上分析。

　　分析。13于窗函数的作用和快速傅立叶变换下1出现了明显的旁瓣分值，此即能量泄漏；同时由于其谱的离散性为了显其谱的整体形貌，对各离散点作了光滑连接，存在着栅栏效应，使谱分辨率明显下降。与3，比较，最大熵鹊分析方法7倍工频约350出的分1七峰值周同没打能量泄漏现在两谱主峰值的定位上。龙，屯传感器检测点处的传统浩也存在卷类似的问。

　　C3传感器检测的波形与最大熵谱d，传感器检测的波形与最大熵谱谱中是主要的。由旋转机械的故障与其特征频率3结论1最大熵信息分析方法是种有效的油田离心式注水泵故障诊断方法。对机组长期以来的高频振动作出了量的解释。

　　12这种方法解决了传统检测方法中存在的窗函数能量泄漏以及谱估计变异性等问，可提高分析过程中的分辨率。

　　3可以准确地对离心式注水泵运行中存在的故障因素和种类定位。从而诊断出离心式注水泵运行中潜在的故障因素，为现场技术人员制定维护措施提供依据。

　　衡或转轴存在永久性弯曲。因此该离心泵转轴需要做动平衡或校轴。在，斯传感器检测到的熵谱cJlJ飞此时虽难知16勺确切值，但可由毒理学统计数据估计出邛勺个取值范围。现假设16，则由颂定义可推知，6，6和，分别该化学物质为致癌物质的概率大于约等于和小尸该化7物质为1致癌物质的概率。这样，便可以将邪值作为致作为在结果群4出现的条件。该化学物质为致癌物质的估算偾。

　　3讨论以之及明对于具弥致砧倾向和弧非致癌倾的化算影响不大，且因01从所在的区间很小，故对代估计比较砧确。

　　肋刚近取值时较大，误最人值3a，这时由于小叫少所在的。

　　较大，故对其估计比较粗略，其精度受到0，的制由于估计值厂+1从是尸，+1从所在区间的中点值，故尸1从的最大误差为以+b+2ab，其值也受，的制约。

　　总之，比值评估法在给出丁的取值范围后，只须通过两步较为简便的概率运兑，便丁求得化学物质为致癌物质概率的估计值，从而可为合理定量评估化学物质的致癌性提供1种有效简便的概率统汁新方法。