基于LSTM和CNN的高速柱塞泵故障诊断

魏晓良,潮群,陶建峰,刘成良,王立尧

上海交通大学 机械系统与振动国家重点实验室,上海 200240

航空液压泵是飞机的重要零部件,同时高速轴向柱塞泵满足了航空领域对零部件体积小、功率密度高的要求而被广泛采用。但是轴向柱塞泵在高速工况下运转时,容易发生空化问题[1]。

空化是流体机械的常见故障之一,在泵类部件中更常见。空化是指油液局部压力低于其饱和蒸气压时,溶解于油液中的空气大量析出形成气泡或者空穴的现象。研究表明,柱塞泵的转速、入口压力、出口压力、配流盘的结构等外部内部因素均会对泵的空化现象产生影响[2]。气泡的产生和溃灭会产生剧烈的振动和噪声,同时对泵的零部件造成冲击、形成汽蚀破坏。其次空化的发生会降低泵的流量和容积效率,影响相关液压系统的正常工作,甚至导致严重的事故。因此,需要对高速轴向柱塞泵的空化故障进行有效的诊断,从而对泵的运行情况进行调整,避免空化现象的持续[3-4]。

故障诊断的思路是通过监测某种信号在正常和故障情况下的特征变化从而对故障进行识别。空化现象会造成泵的异常振动,并且振动的剧烈程度以及隐藏特征和空化现象的严重等级具有相关性,因此可以通过分析柱塞泵的振动信号从而对空化故障进行诊断[5]。在旋转机械故障诊断领域,不少研究者通过提取信号特征并结合机器学习习的方法建立了故障诊断模型,并取得了良好的效果[6]。……