[發(fā)明專利]待測軸的虛擬同步采樣、故障分析方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710129824.2
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN108535014B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅華耿
• 申請（專利權(quán)）人: 國家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司;北京低碳清潔能源研究院
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇

本申請公開一種待測軸的虛擬同步采樣、故障分析方法及其裝置。虛擬同步采樣方法包括：獲取多級齒輪箱中輸入軸/輸出軸的等時離散的軸速信號、多級齒輪箱的振動信號的等時離散時間波形及輸入軸/輸出軸與待測軸的運(yùn)動關(guān)系；根據(jù)軸速信號及運(yùn)動關(guān)系確定待測軸的軸速與時間的第一函數(shù)關(guān)系，根據(jù)第一函數(shù)關(guān)系確定待測軸的軸相對轉(zhuǎn)角與時間的第二函數(shù)關(guān)系；根據(jù)第二函數(shù)關(guān)系確定同步采樣時鐘；根據(jù)同步采樣時鐘對振動信號的等時離散時間波形進(jìn)行采樣，獲取待測軸的軸周期同步波形。本方案達(dá)到了待測軸的軸速不可直接測量時也可對待測軸進(jìn)行同步采樣的技術(shù)效果，還可對獲取的軸周期同步波形進(jìn)行同步分析實(shí)現(xiàn)對與待測軸相關(guān)齒輪或軸承的損傷信息的提取。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及多級齒輪箱的軸的同步采樣及故障分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種待測軸的虛擬同步采樣、同步分析以及故障分析方法及其裝置。

背景技術(shù)

旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的有效方法之一是同步分析，而同步分析的前提是關(guān)于軸周期的同步采樣。常規(guī)的數(shù)據(jù)采集是等時間間隔的采集。傳感器上的物理信號，在時鐘的控制下被數(shù)字化后，便可以進(jìn)行一系列的分析，如譜分析等。

然而，問題是當(dāng)軸轉(zhuǎn)速不是常數(shù)時，頻率域中與轉(zhuǎn)速有關(guān)的成分，諸如軸速和齒輪嚙合頻率響應(yīng)，會彌散而不再清晰。

為了解決這一問題，采用軸等圓周角的采樣的方法，無論軸速快慢，轉(zhuǎn)動一周得到的采樣點(diǎn)數(shù)是一定的，通過這種技術(shù)方案，與軸的軸速有關(guān)的信號，如軸的軸速與齒輪嚙合頻率響應(yīng)，就會在頻譜上保持清晰而不彌散。

而在等圓周角的采樣中，需要待測軸的軸速隨時可測，這在簡單的軸系中可通過用戶安裝軸速計(jì)的方法來測量待測軸的軸速，然而，在比較復(fù)雜的軸系中，如在風(fēng)機(jī)的齒輪箱中，并非每一根軸的軸速都是可以測量的，一般只能測到輸入軸或輸出軸的軸速，如此，便無法采用等圓周角的采樣方法對多級齒輪箱的振動信號做同步采樣和同步分析。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中一直存在必須通過測量多級齒輪箱的待測軸的軸速方可對待測軸進(jìn)行同步采樣或故障分析的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實(shí)施例提供了一種待測軸的虛擬同步采樣及其裝置、故障分析方法及其裝置，以解決現(xiàn)有的必須通過測量待測軸的軸速方可對待測軸進(jìn)行同步采樣或故障分析的技術(shù)問題。

根據(jù)本申請實(shí)施例提供的一種待測軸的虛擬同步采樣方法，應(yīng)用于多級齒輪箱，所述待測軸為所述多級齒輪箱中的多個軸的其中之一，其中，所述方法包括：

獲取多級齒輪箱的輸入軸/輸出軸的等時離散的軸速信號、多級齒輪箱的振動信號的等時離散時間波形、以及所述輸入軸/輸出軸與待測軸的運(yùn)動關(guān)系；

根據(jù)所述軸速信號及所述運(yùn)動關(guān)系確定所述待測軸的軸速與時間的第一函數(shù)關(guān)系，并根據(jù)所述第一函數(shù)關(guān)系確定所述待測軸的軸相對轉(zhuǎn)角與時間的第二函數(shù)關(guān)系；

根據(jù)所述第二函數(shù)關(guān)系確定同步采樣時鐘；

根據(jù)所述同步采樣時鐘對所述等時離散的振動信號進(jìn)行采樣，獲取所述待測軸的軸周期同步波形。

優(yōu)選的，所述獲取多級齒輪箱的振動信號的等時離散時間波形，具體包括：

通過多級齒輪箱上的振動傳感器獲取多級齒輪箱的振動信號；

對所述振動信號進(jìn)行等時離散處理，獲取所述振動信號的等時離散時間波形。

優(yōu)選的，所述根據(jù)所述第二函數(shù)關(guān)系確定同步采樣時鐘，包括：

根據(jù)所述第二函數(shù)關(guān)系確定所述待測軸的相對轉(zhuǎn)動周期與時間的第三函數(shù)關(guān)系；

根據(jù)所述第三函數(shù)關(guān)系確定整相對轉(zhuǎn)動周期對應(yīng)的時間點(diǎn)；

根據(jù)所述第二函數(shù)關(guān)系及所述整相對轉(zhuǎn)動周期對應(yīng)的時間點(diǎn)確定同步采樣時鐘。