[發明專利]軸溫變化模型構建方法及模塊、軸承健康監測方法及系統

有效

• 申請號: 201710656863.8
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107560848B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 張春;張寧;黃天立;劉峰;楊芳南
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04;G06F17/50
• 代理公司: 11327 北京鴻元知識產權代理有限公司
• 代理人: 張超艷;李琳<國際申請>=<國際公布>=

本發明提供一種軸溫變化模型構建方法及模塊、軸承健康監測方法及系統，模型構建方法包括步驟1，對軸溫數據進行分組得到軸溫矩陣，設定權重矩陣；步驟2，利用權重矩陣和軸溫矩陣構建模型溫度陣列；步驟3，利用軸溫矩陣和模型溫度陣列對權重矩陣更新,返回步驟2，根據更新后的權重矩陣對模型溫度陣列更新；步驟4，判斷模型溫度陣列軸溫數據變化是否均小于變化閾值；當存在不小于變化閾值的軸溫數據變化時，返回步驟3，進行權重矩陣和模型溫度陣列循環更新，直到模型溫度陣列中軸溫數據變化均小于變化閾值；當軸溫數據變化均小于變化閾值時，將此時模型溫度陣列中的權重矩陣作為最終權重矩陣構建軸溫變化模型。

技術領域

本發明涉及機械故障預測技術領域，尤其涉及一種軸溫變化模型構建方法、軸溫變化模型構建模塊、軸承健康監測方法及軸承健康監測系統。

背景技術

故障預測與健康管理PHM(Prognostics and Health Management)技術起源于美國空軍，隨著科技的不斷發展該技術也普及到了其他復雜裝備上，近些年已有不少相關的研究。這些研究雖然都是關注機械零件的健康狀態，但由于針對的應用場景和部件千差萬別，故而難以直接復制。

現有的軸承健康狀態預警主要采用軸溫預警和振動預警，具體地：

現有的軸溫預警是當軸承溫度達到一定值的時候就會發出報警。在正常情況下，軸承溫度值大于或等于環境溫度，小于100℃。當滿足以下任一條件時，就可以判斷為軸溫升高故障，發出軸溫升高故障報警：

(1)軸溫傳感器Pt100兩個通道輸入正常，且兩個通道的絕對溫度都大于100℃，或者該軸端溫度與本車同側溫度平均值的差值大于30℃；

(2)兩個通道的輸入都正常，且兩個通道的絕對溫度只有一個大于100℃，或者該軸端溫度與本車同側溫度平均值的差值大于30℃，持續時間大于30秒；

(3)兩個通道的輸入只有一個正常，且正常通道的絕對溫度大于100℃，或者該軸端溫度與本車同側平均溫度值的差值大于30℃。

目前的軸溫預警屬于閾值預警主要有以下缺點：

(1)預警值來自于專家經驗，根據經驗得出的數據只是一個大概值，無法適應不同的氣候，季節，環境等因素。比如我國南北方溫度差異大，如果采用統一標準判斷，那么實際上北方列車的故障率會更低，而這其中便存在安全隱患。

(2)閾值預警只能判斷軸承的當前情況是健康或者故障，無法判斷軸承的磨損程度。

現有技術中還有通過軸承工作時的振動信號來體現軸承的健康狀態的振動預警。由于采集的信號往往含有噪聲，需要先通過奇異值，多段數據線性平均等方法去噪。之后主要有兩種分析方法：

(1)傅里葉分析法：將振動信號展開成各種頻率諧波的線性疊加，從而將時域轉化為頻域。在頻域信息中發現異常的震動頻率，從而判斷軸承健康狀態。

(2)小波分析法：由于傅里葉方法在分析非平穩信號時有一定的局限性，小波分析法克服了這種局限性，并且在有較好的局部特性。

上述振動預警主要有如下問題：

(1)外界電磁干擾大。此問題對預警結果的影響體現為誤警率高，主要是環境因素對傳感器的影響。動車組運行動力來自于高壓電網，所以實際運行過程中外界電磁干擾大，對于振動傳感器這種敏感的傳感器讀數有一定影響；

(2)外界力學干擾大，列車本身的晃動，運行中的變軌等情況下也會產生。

發明內容

針對上述問題，提供一種能夠適應惡劣復雜環境，可以應用無明顯間隔的正常數據和失效數據對軸承健康狀態進行監測的軸溫變化模型構建方法、軸溫變化模型構建模塊、軸承健康監測方法及軸承健康監測系統。