[發(fā)明專利]一種低速重載設(shè)備微弱故障并聯(lián)隨機(jī)共振檢測方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910083309.0
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101539472A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胥永剛;常海;高立新;馬海龍;宮能春;崔玲麗;李建設(shè);王燕;李文斌;葉輝;周兵
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M13/04
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張 慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低速重載設(shè)備故障檢測方法，特別是一種低速重載設(shè)備微弱故障并聯(lián)隨機(jī)共振檢測方法。

背景技術(shù)

低速重載設(shè)備(例如斗輪式堆取料機(jī)、水泥回轉(zhuǎn)窯齒圈、工業(yè)挖掘機(jī)、地鐵隧道掘進(jìn)機(jī)、水泥磨的傳動設(shè)備、卸煤翻車機(jī)、螺旋輸送機(jī)、港口卸船機(jī)、門座式起重機(jī)、風(fēng)力發(fā)電增速齒輪箱、高爐無料鐘爐頂氣密箱大型回轉(zhuǎn)支承、鋼包旋轉(zhuǎn)塔、和煉鋼轉(zhuǎn)爐等)是現(xiàn)代工業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，若發(fā)生突發(fā)事故將會產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。例如，某廠高爐爐頂傳動齒輪箱旋轉(zhuǎn)電流升高，布料器多次起停后，旋轉(zhuǎn)電流均超標(biāo)，檢查發(fā)現(xiàn)大型回轉(zhuǎn)支承軸承被壓潰，高爐被迫停產(chǎn)5天，直接經(jīng)濟(jì)損失3000萬以上；另一煉鋼廠鋼包旋轉(zhuǎn)塔的大型回轉(zhuǎn)支承發(fā)生嚴(yán)重故障無法繼續(xù)使用，更換一次需8天時間，造成經(jīng)濟(jì)損失約為2千萬元。

此類設(shè)備的突出特點(diǎn)是承載量大、工作轉(zhuǎn)速低，運(yùn)行環(huán)境惡劣，設(shè)備的振動監(jiān)測信號湮沒在強(qiáng)噪聲信號中。鑒于此類設(shè)備具有上述特點(diǎn)，設(shè)備發(fā)生故障時，故障產(chǎn)生的沖擊響應(yīng)頻率較低，而且低頻微弱信號被強(qiáng)噪聲所淹沒，信噪比也很低，傳統(tǒng)的振動監(jiān)測診斷技術(shù)對于強(qiáng)噪聲低速軸上故障特征準(zhǔn)確提取很不容易。

隨機(jī)共振技術(shù)起源于上世紀(jì)八十年代，在信號處理的增強(qiáng)放大、檢測識別方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢，已普遍用于物理、化學(xué)、生命等學(xué)科中。近年來，利用隨機(jī)共振技術(shù)用于周期信號的檢測識別已有很多報道，根據(jù)已有的理論可知，信號經(jīng)過單級隨機(jī)共振系統(tǒng)之后，信號的高頻部分得到有效抑制，能量轉(zhuǎn)移到低頻中，但是隨機(jī)共振系統(tǒng)對于信號的采樣頻率較為敏感，參數(shù)調(diào)節(jié)一直是隨機(jī)共振系統(tǒng)輸出后，信號頻率是否明顯的一個重要因素，而利用兩個或更多隨機(jī)共振系統(tǒng)并聯(lián)作為信息檢測和信號分析技術(shù)還未見到。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，為了徹底解決低速重載設(shè)備故障診斷的難題，提供了一種采用并聯(lián)隨機(jī)共振技術(shù)的方法處理監(jiān)測信號，為低速重載設(shè)備故障診斷提供一種有效的檢測方法。采用本方法能夠檢查出系統(tǒng)的早期故障，減少經(jīng)濟(jì)損失。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本方法采取如下技術(shù)方案：一種低速重載設(shè)備微弱故障并聯(lián)隨機(jī)共振檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)通過安裝在設(shè)備需檢測位置的振動傳感器提取設(shè)備振動信號，并將該信號放大濾波后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；

2)對步驟1)中得到的數(shù)字信號分別輸入相互并聯(lián)的各層隨機(jī)共振系統(tǒng)進(jìn)行隨機(jī)共振處理；

3)對各層隨機(jī)共振系統(tǒng)處理后的輸出結(jié)果利用自相關(guān)方法分別進(jìn)行自相關(guān)處理；

4)對自相關(guān)處理后的各層隨機(jī)共振系統(tǒng)的輸出相加后求均值，得到并聯(lián)隨機(jī)共振系統(tǒng)總的輸出時域波形和頻譜圖，從時域波形和頻譜圖中提取出故障信號微弱特征，確定故障類型。

所述的各層隨機(jī)共振系統(tǒng)為根據(jù)隨機(jī)共振理論，對周期信號與噪聲共同作用的雙穩(wěn)系統(tǒng)：x·=ax-bx3+Acosωt+n(t)]]>

式中a、b為雙穩(wěn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，x為雙穩(wěn)系統(tǒng)的輸出，Acosωt+n(t)為雙穩(wěn)系統(tǒng)輸入信號，Acosωt為周期信號，n(t)為均值為0、噪聲強(qiáng)度為D的白噪聲。

各層隨機(jī)共振系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)a、b不同。

與現(xiàn)有的檢測方法相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于能夠有效檢測出系統(tǒng)早期微弱故障特征，弱化了隨機(jī)共振系統(tǒng)對參數(shù)調(diào)節(jié)的要求，并采用自相關(guān)技術(shù)對隨機(jī)共振系統(tǒng)的輸出進(jìn)一步提高其信噪比，從而豐富了低速重載設(shè)備故障診斷的內(nèi)容，保障了設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工作流程圖

圖2是本發(fā)明并聯(lián)隨機(jī)共振工作原理圖

圖3是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的低速重載設(shè)備軸承故障(原始信號)波形圖

圖4是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的低速重載設(shè)備軸承故障(原始信號)頻譜圖

圖5是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的低速重載設(shè)備軸承故障用并聯(lián)隨機(jī)共振檢測方法處理后的波形圖

圖6是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的低速重載設(shè)備軸承故障用并聯(lián)隨機(jī)共振檢測方法處理后的頻譜圖

具體實(shí)施方式