【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及离心泵，尤其涉及基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法。
技术介绍
1、在离心泵的寿命试验方面，由于离心泵通常具有较长的寿命周期，因此现有的寿命试验效率可能难以满足预期要求。为了提高试验效率，常常需要采用较大的加速比，但这可能导致失效机理发生变化。此外，试验过程中采集的数据量较大，数据处理复杂且耗时，尤其是采用单一退化因子时，寿命—加速模型的准确性较低。现有的寿命试验方法仍有许多不足之处。
2、例如，公开号为cn115853767a的中国专利技术专利公开了一种用于直线共轭内啮合齿轮泵的加速寿命试验系统，但该方法需要进行齿轮泵全周期的寿命试验，消耗大量人力和物力，不适用于长寿命泵的寿命试验。公开号为cn115758754a的专利中，提出了基于恒定压力的轴向柱塞泵加速寿命试验方法，虽通过随机仿真优化了试验方案，但该方法只适用于单应力条件，难以应对变应力或多应力结合的寿命试验。公开号为cn108470082b的专利采用了基于失效物理的指数逆幂律加速寿命模型，但该模型主要适用于温度、电应力等加速应力，对于负载和转速类的加速应力处理能力不足。
3、因此，亟需开发新的离心泵加速寿命试验方法。
技术实现思路
1、本申请提供一种基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，以提高寿命评估的准确性。
2、本申请提供一种基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，包括：
3、基于离心泵的运行性能，选取出口压力作为主退化信
4、根据离心泵的磨损、老化和疲劳失效机理，确定转速、温度和流量为加速应力因子，其中，所述加速应力因子用于寿命试验中的应力施加条件；
5、基于广义艾林模型，结合确定的加速应力因子以及所述主退化信号和辅助退化信号，构建离心泵的加速寿命模型；其中，所述加速寿命模型用于描述应力对离心泵寿命的影响；
6、基于构建的加速寿命模型，生成加速载荷谱，其中，所述加速载荷谱规定了不同加速应力因子的施加顺序、水平及持续时间，用于加速寿命试验的具体执行；
7、按照生成的加速载荷谱，实施步进定时截尾式加速寿命试验；记录离心泵在不同应力水平下的出口压力和叶轮振动信号数据；
8、根据记录的出口压力和叶轮振动信号数据，采用曲线拟合方法计算离心泵的退化轨迹，生成反映泵性能衰减的退化曲线；
9、基于生成的退化曲线，设定离心泵的失效阈值，确定退化曲线达到失效阈值的时刻；通过最小二乘法拟合退化数据与失效时刻之间的数学关系，并基于拟合出来的数学关系，估算离心泵在加速应力条件下的伪寿命值；
10、基于获得的伪寿命值，利用虚拟增广样本扩展伪寿命数据；通过威布尔分布对扩展后的伪寿命数据进行拟合，完善加速寿命模型；根据完善后的加速寿命模型，估算离心泵在常规应力条件下的寿命。
11、更进一步地，所述出口压力作为主退化信号，通过安装在离心泵出口处的压力传感器实时采集，所述叶轮振动信号作为辅助退化信号，通过安装在泵壳外部的加速度传感器实时采集，用于监测离心泵运行过程中的机械振动情况。
12、更进一步地，所述加速应力因子中的温度通过安装在泵体内的多点温度传感器进行实时监控，并将温度变化范围限制在10℃至120℃之间，以防止温度过高对泵的密封件造成过早失效。
13、更进一步地，所述步进定时截尾式加速寿命试验的执行时间分为多个阶段，每个阶段的应力施加时间段递增，且每阶段结束时记录离心泵的退化状态，并生成阶段性寿命数据。
14、更进一步地，所述加速寿命模型基于广义艾林模型构建，采用以下公式1实现：
15、
16、其中，表示离心泵在时间下的加速寿命；为经验常数；分别为转速、温度和流量的应力值；为敏感性系数，反映应力因子对寿命的影响程度；为主退化信号随时间的变化函数；为辅助退化信号随时间的变化函数；和为与退化信号相关的加权指数，分别控制压力和振动对寿命的影响权重；为加速寿命模型中的非线性调节参数；
17、其中，函数采用如下的公式2：
18、
19、其中，为离心泵初始运行时的出口压力，表示时间时的初始压力值；为试验的运行时间，表示从试验开始到当前时刻的时间变量；表示离心泵的设计寿命时间，表示设备在正常条件下预计的运行时间；为压力衰减速率参数，用于控制压力衰减的速度和非线性程度；为噪声振荡的幅度；为噪声振荡的频率；修正项的初始幅度；是衰减常数。
20、函数采用如下的公式3：
21、
22、其中，为离心泵初始运行时的叶轮振动信号值，表示时间时的初始振动幅度；为试验的运行时间，表示从试验开始到当前时刻的时间变量；为离心泵的设计寿命时间，表示设备在正常条件下预计的运行时间；为振动信号增加速率参数, 控制振动随时间递增的非线性程度；扰动项的幅度；为扰动项的频率；为增幅常数。
23、更进一步地，所述根据记录的出口压力和叶轮振动信号数据，采用曲线拟合方法计算离心泵的退化轨迹，生成反映泵性能衰减的退化曲线，包括：
24、基于离心泵运行期间采集的出口压力和叶轮振动信号数据，对各时间点的数据进行预处理，包括去除噪声、滤波和平滑处理，以减少测量误差对曲线拟合的影响；
25、将经过预处理的出口压力和叶轮振动信号作为输入数据，选择非线性曲线拟合方法，所述拟合方法依据泵性能随时间的衰减趋势动态调整拟合参数，确保拟合结果能够准确反映泵的性能退化过程；
26、在曲线拟合过程中，对出口压力的衰减趋势和叶轮振动信号的增长趋势分别进行单独拟合，再将两个拟合结果综合生成离心泵的整体退化曲线，以便准确反映泵的综合性能退化情况；
27、生成的退化曲线用于描述离心泵的性能随时间的逐步衰减，其中出口压力的下降和叶轮振动的增加被视为泵逐渐接近失效状态的主要指标。
28、更进一步地，所述基于生成的退化曲线，设定离心泵的失效阈值，确定退化曲线达到失效阈值的时刻，包括：
29、基于离心泵的历史运行数据及其实际性能退化特征，设定离心泵的失效阈值，所述失效阈值通过定义出口压力下降至初始值的预定百分比或叶轮振动信号超过特定限值来设定；
30、通过对生成的退化曲线进行逐点分析，确定退化信号达到设定的失效阈值的时刻，并记录该时刻作为离心泵的失效时间；其中，所述失效时间用于表征离心泵在加速应力条件下的性能失效点，反映泵的关键退化状态。
31、更进一步地，所述通过最小二乘法拟合退化数据与失效时刻之间的数学关系，并基于拟合出来的数学关系，估算离心泵在加速应力条件下的伪寿命值，包括：
32、将记录的退化曲线与失效时刻的数据作为输入，采用最小二乘法拟合退化信号与失效时刻之间的关系，逐步优化拟合结果，确保退化曲线能够准确描述泵的退化过程；
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1.一种基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，其特征在于，所述出口压力作为主退化信号，通过安装在离心泵出口处的压力传感器实时采集，所述叶轮振动信号作为辅助退化信号，通过安装在泵壳外部的加速度传感器实时采集，用于监测离心泵运行过程中的机械振动情况。
3.根据权利要求1所述的基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，其特征在于，所述加速应力因子中的温度通过安装在泵体内的多点温度传感器进行实时监控，并将温度变化范围限制在10℃至120℃之间，以防止温度过高对泵的密封件造成过早失效。
4.根据权利要求1所述的基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，其特征在于，所述步进定时截尾式加速寿命试验的执行时间分为多个阶段，每个阶段的应力施加时间段递增，且每阶段结束时记录离心泵的退化状态，并生成阶段性寿命数据。
5.根据权利要求1所述的基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，其特征在于，所述加速寿命模型基于广义艾林模型构
6.根据权利要求1所述的基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，其特征在于，所述根据记录的出口压力和叶轮振动信号数据，采用曲线拟合方法计算离心泵的退化轨迹，生成反映泵性能衰减的退化曲线，包括：
7.根据权利要求1所述的基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，其特征在于，所述基于生成的退化曲线，设定离心泵的失效阈值，确定退化曲线达到失效阈值的时刻，包括：
8.根据权利要求1所述的基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，其特征在于，所述通过最小二乘法拟合退化数据与失效时刻之间的数学关系，并基于拟合出来的数学关系，估算离心泵在加速应力条件下的伪寿命值，包括：
9.根据权利要求1所述的基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，其特征在于，所述基于获得的伪寿命值，利用虚拟增广样本扩展伪寿命数据，包括：
10.根据权利要求1所述的基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，其特征在于，所述威布尔分布拟合采用以下公式4：
...【技术特征摘要】
1.一种基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，其特征在于，所述出口压力作为主退化信号，通过安装在离心泵出口处的压力传感器实时采集，所述叶轮振动信号作为辅助退化信号，通过安装在泵壳外部的加速度传感器实时采集，用于监测离心泵运行过程中的机械振动情况。
3.根据权利要求1所述的基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，其特征在于，所述加速应力因子中的温度通过安装在泵体内的多点温度传感器进行实时监控，并将温度变化范围限制在10℃至120℃之间，以防止温度过高对泵的密封件造成过早失效。
4.根据权利要求1所述的基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，其特征在于，所述步进定时截尾式加速寿命试验的执行时间分为多个阶段，每个阶段的应力施加时间段递增，且每阶段结束时记录离心泵的退化状态，并生成阶段性寿命数据。
5.根据权利要求1所述的基于三应力的步进定时截尾式离心泵加速寿命试验方法，其特征在于，所述加速寿命...
【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，王康乐，李兴邦，郭武元，
申请(专利权)人：航天科工空天动力研究院苏州有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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