[發明專利]滾動軸承的故障診斷方法及裝置

在審

• 申請號: 201511029384.0
• 申請日: 2015-12-31
• 公開（公告）號: CN105547698A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 丁雪娟;曹博;李玉奎
• 申請（專利權）人: 新疆金風科技股份有限公司
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04
• 代理公司: 北京金律言科知識產權代理事務所(普通合伙) 11461
• 代理人: 羅延紅;楊艷云

技術領域

本發明涉及機械故障監測技術領域，尤其涉及一種滾動軸承的故障診斷方法及裝 置。

背景技術

在工業應用中，滾動軸承是易損部件，也是關鍵的監測部件，由此，就需要對其進 行故障診斷。以風力發電機組的滾動軸承為例，由于直驅風力發電機主軸轉速較低，使得滾 動軸承的故障特征頻率處于較低的頻段，早期的故障特征較微弱。另外，由于風速變化較 大，風力發電機一般都是在變轉速工況下工作，這增大了滾動軸承故障診斷的難度。

階次分析技術是解決變轉速工況下滾動軸承故障診斷的常用方法。具體來說，就 是利用轉速信號對原信號進行等角度重采樣，將非平穩信號轉化為角域平穩信號進行處 理，將頻譜轉換為階次譜，消除了變轉速的影響。常見的階次分析方法有硬件階次分析、計 算階次分析和基于瞬時頻率估計的階次分析方法。

然而，上述方法具有以下不足之處：首先硬件階次和計算階次擺脫不了硬件的依 賴；其次，常見的基于瞬時頻率估計方法，需要人為設定搜峰曲線，人為干擾因素過大，同時 對于變轉速微弱早期故障無法實現準確的特征提取，進而使得故障診斷的準確度較低。

發明內容

本發明實施例的目的在于，提供一種滾動軸承的故障診斷方法及裝置，以實現自 動、快速地確定最佳階次分量，從而為滾動軸承的故障診斷提供依據，提高故障診斷的準確 度，避免人為因素的干擾。

為實現上述發明目的，本發明的實施例提供了一種滾動軸承的故障診斷方法。所 述方法包括：采集滾動軸承的振動信號，求取所述振動信號的時頻譜；根據時頻譜確定所述 振動信號的最佳階次分量；根據所述最佳階次分量對所述振動信號進行角度重采樣得到角 域信號；對所述角域信號進行包絡分析，確定滾動軸承的故障部位；確定最佳階次分量包 括：設定等效轉頻范圍，從所述時頻譜上搜索出所有的階次分量；計算所述階次分量的階次 能量，并根據所述等效轉頻范圍確定最佳階次分量。

本發明的實施例還提供了一種滾動軸承的故障診斷裝置。所述裝置包括：信號采 集及時頻譜求取模塊，用于采集滾動軸承的振動信號，求取所述振動信號的時頻譜；階次分 量確定模塊，用于根據時頻譜確定所述振動信號的最佳階次分量；角度重采樣模塊，用于根 據所述最佳階次分量對所述振動信號進行角度重采樣得到角域信號；故障診斷模塊，用于 對所述角域信號進行包絡分析，確定滾動軸承的故障部位；階次分量確定模塊包括：轉頻設 定及分量搜索單元，用于設定等效轉頻范圍，從所述時頻譜上搜索出所有的階次分量；能量 計算及分量確定單元，用于計算所述階次分量的階次能量，并根據所述等效轉頻范圍確定 最佳階次分量。

本發明實施例提供的滾動軸承的故障診斷方法及裝置，通過設定等效轉頻范圍， 從時頻譜上搜索出所有的階次分量，進一步計算階次分量的階次能量，并根據等效轉頻范 圍確定最佳階次分量。實現了自動、快速地確定最佳階次分量，從而為滾動軸承的故障診斷 提供依據，提高了故障診斷的準確度，避免了人為因素的干擾。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的滾動軸承的故障診斷方法的流程示意圖；

圖2為滾動軸承的仿真振動信號的波形圖；

圖3為采用本發明實施例一的滾動軸承的故障診斷方法的仿真振動信號的時頻 圖；

圖4為采用本發明實施例一的滾動軸承的故障診斷方法的仿真振動信號的最佳階 次時頻圖；

圖5為采用本發明實施例一的滾動軸承的故障診斷方法的仿真振動信號的窄帶包 絡階次譜圖；

圖6為采用常規包絡分析方法的仿真振動信號的包絡譜圖；

圖7為風力發電機滾動軸承的實測振動信號的波形圖；

圖8為采用本發明實施例一的滾動軸承的故障診斷方法的實測振動信號的時頻圖

圖9為采用本發明實施例一的滾動軸承的故障診斷方法的實測振動信號的最佳階 次時頻圖；

圖10為采用本發明實施例一的滾動軸承的故障診斷方法的實測振動信號的窄帶 包絡階次譜圖；

圖11為采用常規包絡分析方法的實測振動信號的包絡譜圖；

圖12為本發明實施例二的滾動軸承的故障診斷裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明實施例滾動軸承的故障診斷方法及裝置進行詳細描述。

實施例一