针对基于单一分类器的柴油发动机常见故障识别效果不够理想,泛化性较差等问题,结合实验数据探索了一种随机森林(Random Forest,RF)分类器,提出小波包分解和随机森林相结合的柴油发动机故障诊断方法。首先,对缸盖振动信号进行小波包分解,并利用分解所得的小波包重构系数计算各频带能量特征;然后,对小波包频带能量特征进行归一化处理,得到特征向量;最后,特征向量作为输入参数输入到随机森林算法中,训练得到分类模型,对柴油机常见故障进行识别。实验结果表明,随机森林方法相比于单一分类器可以更准确的识别出柴油机的运行状态,该方法在柴油发动机在线监测与故障诊断领域中具有良好的应用前景。

在齿轮故障诊断领域中,对齿轮早期磨损故障实现有效诊断具有重要意义。然而,早期磨损故障特征弱,诊断难度大。针对该问题,提出了一种基于稀疏注意力机制的齿轮早期磨损故障诊断模型,采用一种新的稀疏注意力机制结合卷积神经网络,改进传统分段序列注意力机制,实现了具体故障频率定位。应用齿轮箱故障模拟实验数据进行测试验证,相比其他诊断方法,所提方法能够在同等样本条件与计算代价下,实现更为准确全面的诊断,降低分析成本,获得敏感故障特征频率,为齿轮维护提供数据支撑。

提出了一种基于ADAMS和ANSYS Workbench的往复式压缩机活塞杆跳动故障的分析方法。利用Pro/E软件建立了一台2D型双缸双作用卧式往复式压缩机运动部件模型,分别在ADAMS和ANSYS Workbench中完成了模型的动力学分析,得到了活塞杆组件在不同跳动量下的有限元分析结果,并同现场实际故障诊断结果进行对比分析。分析结果表明活塞杆跳动故障会引起整个活塞杆组件的加速度值增大,从而导致振动增大,并且随着跳动量的增加,活塞杆组件的加速度值逐渐增大,振动愈加强烈。此外,活塞杆的应力应变也会随着跳动量的增加而逐渐增大,在活塞杆的螺纹处、阶梯处和活塞杆与十字头连接处应力集中明显,易发生断裂的危险。

针对石化工艺生产中产量变化时压缩机无法连续调节负荷造成的能量浪费问题,设计了一种基于可编程逻辑控制器（PLC）控制的压缩机负荷连续调节电液系统,主要由S7-300 PLC、电液控制阀、液压驱动器和液压动力单元等组成。系统采用局部行程压开进气阀的控制原理,实现了压缩机负荷在0-100%范围的全量程连续调节,并根据实际工艺流程需求设计了逐级递推式的PID控制回路。该系统能够根据后端工艺的需求自动调节压缩机负荷,保证了工艺量的稳定,同时避免了原打回流方式造成的能量浪费。

针对气阀故障异常自动检测迫切需求，针对气阀故障在温度数据的表现特点，即同类气阀正常工作时温度波动一致，故障时温度波动存在差异，采用主成分分析（ PCA）从气阀阀盖温度数据中提取故障特征参数，建立基于径向基函数的故障异常监测模型，实现了故障异常自动检测，并可进一步对故障气阀进行自动定位，为故障早期快速报警奠定了基础。

目前压缩机气阀的设计大多数是按照已有设备进行经验设计，定量设计研究比较少。本文结合使用CFD软件模拟的方法对压缩机气阀弹簧刚度进行优化设计。文中首先对压缩机的吸气过程进行了三维的瞬态模拟，其中阀片运动规律由编写的UDF函数定义，最终得出气缸内部的流体状态以及气阀的运动规律，结果更加实际准确。在此基础上对一组弹簧刚度进行模拟，得出气阀运动规律与弹簧刚度的关系，在兼顾压缩机的寿命与效率的情况下，得出最优的弹簧刚度。这对于压缩机气阀的设计等具有指导性的意义。

对活塞杆实际部件进行模型简化,在弹性梁弯曲振动理论的基础上,推导出活塞杆自激振动频率的存在;然后通过试验获取往复压缩机的活塞杆沉降位移信号,对得到的信号进行小波降噪,滤除其中的噪声信号,获得活塞杆实际自激振动频率,最后和理论值相比较,验证了活塞杆自激振动频率的存在。为提取诊断活塞杆类故障的特征参数提供参考。

气阀作为往复压缩机的关键部件，其故障率一直以来都排在首位，阀片运动规律的优劣直接影响气阀的使用寿命，故研究阀片的运动特性就显得特别重要。根据网状进气阀的结构建立了数学模型和实体模型，采用MATLAB和ANSYS/LS-DYNA软件对阀片动作过程进行了模拟，又用传感器对网状阀的阀片位移进行了实际测量。通过对仿真与试验结果的分析比对，得出了阀片在不同气阀弹簧刚度及不同转速下的动作响应特性，并分析出了振颤应力与撞击应力对阀片寿命的影响。

以含有间隙运动副的往复式压缩机为研究对象，利用RecurDyn软件的碰撞函数，建立带有十字头销间隙的压缩机传动机构动力学模型，根据往复式压缩机热力学方程，借助MATLAB模拟出无级气量调节下的动态气体力。考虑不同间隙幅值和多种工作负荷的因素，研究机组在无级气量调节系统作用下的动力学特性。仿真结果表明，间隙接触副对压缩机传动机构的动力学性能有显著影响，为传动机构的设计提供依据。针对气量调节下的机组，分析变工况给传动机构带来的一系列影响，为无级气量调节系统的研究提供实际参考价值。

气阀是往复空压机上的易损部件,由于机组排气量调节要求需增加无级气量调节系统,进而改变了气阀的工作状态,使得气阀故障机理变得复杂化。通过建立往复压缩机工作循环的数学模型,利用软件模拟获得压缩机气量调节工况下动态压力曲线;改进数学模型、增加故障影响参数后,模拟了吸气阀的泄漏故障和弹簧刚度失效故障,得到了故障下的气缸压力数据;基于PCA方法进行了气阀故障状态的自动分类。