[發明專利]基于聲發射的滑動軸承潤滑狀態監測方法

在審

• 申請號: 201710522541.4
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107702919A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 盧緒祥;譚浩宇;譚滔;陳向民;饒洪德
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)43008
• 代理人: 周長清,胡君

技術領域

本發明涉及滑動軸承故障檢測技術領域，尤其涉及一種基于聲發射的滑動軸承潤滑狀態監測方法。

背景技術

滑動軸承是大型旋轉機械中如汽輪機重要的支撐設備，與滾動軸承相比，滑動軸承具有承載力高、抗震性好、工作平穩可靠、噪音小以及壽命長等優點，根據承受載荷的方向不同還可分為：推力滑動軸承和徑向滑動軸承。由于滑動軸承支撐的設備龐大、結構復雜、載荷重，其運行時很容易發生故障，其中常見的故障如軸與軸瓦的接觸摩擦，嚴重的干摩擦會使潤滑油溫升高、黏度下降，同時承載力降低，且摩擦產生的熱量還會使轉軸發生局部過熱，產生的局部熱彎曲會加劇轉子的碰摩，如此惡性循環最后可能造成機組的重大事故，因此需要對滑動軸承運行過程中的潤滑狀態進行監測。

為實現滑動軸承的狀態監測，目前主要采用以下幾種方式：

(1)溫度分析方法：即通過溫度傳感器獲取軸承的溫度來獲取軸承的溫度信息并進行分析，如對比是否在一個正常工作的溫度區間；采用該類方式，溫度的變化一般都是在發生嚴重軸承故障才能監測得到，無法對軸承的早期故障狀態進行監測及診斷；

(2)油膜厚度分析方法：即通過測量軸承原件之間的電阻以及電容，若電阻很大，則表明潤滑狀態好，若電阻減小，表明正處于惡化過程中；采用該類方式的敏感性和準確性低，如低轉速情況下軸承產生裂紋或者缺陷等時，由于對于接觸電阻的影響不大，通過測量電阻無法監測到該故障狀態；

(3)沖擊分析法：即通過采集滑動軸承運行過程中的振動信號，通過振動信號分析滑動軸承的狀態。由于振動信號中過低頻率信號會被過濾，而且故障信息的信號常常被湮沒于噪聲之中，所以基于振動信號分析的精度依然不高，又由于存在故障碰撞等問題，沖擊分析法實際難以準確地檢測到故障信號。

相比于普通振動信號，聲發射信號的相應時間短，因而利于進行高頻信號診斷，且不容易受到其他低頻噪音等信號干擾。有從業者提出基于聲發射信號對滑動軸承狀態進行監測，主要包括聲發射參數分析法、聲發射頻譜分析法兩種類型，其中聲發射參數分析法由于所需數據量小，能夠簡單、直觀、快速地處理聲發射信號，但分析結果會受到噪聲、參數設置等的影響，難以對聲發射源進行準確地描述；聲發射頻譜分析法能夠定量地解釋葉片的聲發射源，但是該法作為一種全局信號分析方法，要求信號為周期性平穩信號，對于分析非平穩的聲發射信號，其無法從頻譜中確定十分重要的細節信號，且所需波形數據十分龐大，無法很好地適應實時檢測中。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種實現方法簡單、所需成本、能夠實時監測滑動軸承的潤滑狀態，且監測效率和精度高及適用靈活的基于聲發射的滑動軸承潤滑狀態監測方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種基于聲發射的滑動軸承潤滑狀態監測方法，步驟包括：

1)故障樣本數據庫構建：分別獲取在不同運行工況的故障潤滑狀態時滑動軸承中的聲發射信號，分別提取各所述聲發射信號的信號特征值，并融合所述信號特征值以及過程信息計算得到對應的融合特征值，構建得到對應不同故障潤滑狀態的故障樣本數據庫；

2)狀態監測：實時監測目標滑動軸承中的聲發射信號，提取實時監測到的聲發射信號的所述信號特征值，并計算得到對應的融合特征值，將實時計算到的所述融合特征值與所述故障樣本數據庫中對應的融合特征值進行匹配，根據匹配結果判定滑動軸承的實時潤滑狀態。

作為本發明的進一步改進：所述信號特征值為信息熵值；所述融合特征值為融合指定時間段內信息熵值的變化特性得到的第一信息值，和/或為基于所述第一信息值計算得到的第二信息值。

作為本發明的進一步改進：所述第一信息值具體為指定時間段內熵值的積分值或離散累加值。

作為本發明的進一步改進：所述第二信息值具體為采用以下表達式計算得到的梯面信息值；

其中，C(t)為振動的指定定量測度值，S(t)為t時刻的熵值，t_(1,0)<t₍₁，_i)<t t_(1,M)，i＝1,2,3,…,M-1，M為樣本個數。

作為本發明的進一步改進：所述步驟1)中具體分別在不同轉速、不同升降工況的故障潤滑狀態時獲取不同測點的滑動軸承與軸瓦之間振動的聲發射信號，構建得到的所述故障樣本數據庫包括對應各故障潤滑狀態的信號特征值矩陣，所述信號特征值矩陣由不同轉速、不同升降工況以及不同測點的多個融合特征值構成。