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化工自动化及仪表
管道振动故障三维识别方法
沈继忧赵士荣”董明瑞”
第39卷
（1.东北电力大学自动化工程学院，吉林吉林132012;2.燕山大学信息科学与工程学院，河北秦皇岛066004）
摘要针对传统的管道单通道故障诊断存在的局限性，提出将全信息小波包技术和支持向量机技术相结合的管道振动故障识别。用小波包变换对三通道信号分别分解，用能量法求出分解后各频带信号对应的能量，并构建三维全信息能量特征向量，作为支持向量机分类器的训练样本和测试样本。经验
证，训练后的分类器能够对管道振动进行识别和诊断，并且提高了故障识别的效率和精度。关键调管振动三维全信息小波包支持向量机故障诊断
中图分类号TH164
文献标识码
A
电力、石化系统中管道振动是非常普遍的现
象，严重的管道振动会引起管道的破裂和损坏，使管道内介质泄漏，造成重大事故。笔者以正常状态、管道弯曲角度过大和支吊架设计不当3种常见工况的振动信号为研究对象，对采集的管道三通道振动信号分别进行最佳小波包分解，再用三维全信息小波包能量法构建特征向量，对应不同的振动信号特征值，然后将部分特征向量输人支持向量机对其进行训练，并用训练得到的模型对余下的样本进行测试识别2,3]。测试结果表明，三维全信息小波包能量法和支持向量机相结合的故障诊断方法，适合于管道振动的故障诊断，并且相对于单通道方法提高了诊断的精度。
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振动信号的数据采集
搭建管道振动试验平台，选用三轴压电式加速度传感器得到管道在正常状态、支吊架设计不平衡和管道弯曲3种状态下的振动信号，其中三轴压电式加速度传感器可以看成相互垂直的3个压电式加速度传感器的组合，将得到的每个通道信号放大，采用PMD1608数据采集卡采集三种工况下的振动信号，PMD1608数据采集卡含有8路独立A/D通道，16bit的分辨率，8个通道都能以最高50kHz的采样速率同时采集，管道振动信号的频率范围为0~1200Hz，此采集卡能够满足采集要求。选择此采集卡中的3个通道，每种工况下分别用三轴加速度传感器得到x、y、3个方向的振动信号，采集卡采样额率设置为10kHz，采样点数取为4096点，每种工况采集35组数据，管
万方数据
文章编号
1000-3932 (2012)01-0028-04
道振动信号采集过程如图1所示。
管道y
信导网理电路
数据采集卡计算
机
图1管道振动信号采集系统
2基于三维全信息小波包能量法的特征提取 2.1小波包和小波包能量法
离散信号小波包分解算法为：
dj = h±2rd+, di =Egt-nd*.
式中ha-21，gx-2/——共轭滤波器系数(4.5]。
假设对离散信号x（n）,n=0,1,2，**,N-1，进行M尺度小波包分解，再进行单支重构，就可得到一系列子带信号D,D，*,D,，则x（n）= D,（n)。若记各子带信号能量为 E,，则 E,=ID（n），j=1,2，,2。根据小波包变换的性质，信号总能量E等于各子带信号的能量
+ a=3哦
2三维全信息小波包能量法 2.2
单个传感器得到的信息是片面和不完整的，同时其信息中可能混入某些不正确的信息（噪
收稿日期：2011-08-23（修改稿）