干气密封环磨合过程摩擦振动信号混沌特性分析

摘要

磨合对防止干气密封环端面发生咬合、延长密封环使用寿命等具有一定影响,因而研究干气密封环在磨合过程中的变化特征,识别磨合状态有着重要意义.利用集合经验模态分解法(EEMD)提取端面间的摩擦振动信号,通过相空间重构,得到了摩擦振动信号的相轨迹和混沌参数.利用主分量分析法(PCA)和最大Lyapunov指数判别法,验证摩擦振动信号时间序列的混沌特性;并研究了吸引子结构演化轨迹及其特征参数关联维数的变化规律.结果表明:当转速为500 r/min、载荷为150 N和450 N时,磨合到稳定的过程中,各个摩擦振动信号时间序列的最大Lyapunov指数全部大于0,主成分分量谱图基本呈一条斜率为负的直线,摩擦振动信号具有混沌特征;当密封环间的磨损状态由跑合阶段到稳定阶段变化时,其对应的摩擦振动吸引子变化趋势为更加"收敛—稳定";混沌特征参数关联维数D值皆随着磨合过程的进行由小变大,当摩擦进行到正常磨损阶段后,D值都保持在较小范围浮动,达到平稳.因此,混沌吸引子及关联维数D皆可反映密封环端面间的磨合过程,可用于干气密封环端面间磨合状态的监测和识别.