[發明專利]一種滾動軸承復合故障提取方法及系統

有效

• 申請號: 201710695127.3
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107505135B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 崔海龍;孫永杰;楊杰;李健;李自奪;李建文;陳二永;李素格;魏牧林;張雄;萬書亭
• 申請（專利權）人: 河北建設集團卓誠路橋工程有限公司;華北電力大學（保定）;廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開一種滾動軸承復合故障提取方法及系統。首先采用加速度傳感器獲取軸承故障振動信號，以變分模態分解作為振動信號升維和降噪的處理方法，得到K個IMF，以快速譜峭度圖共振頻帶作為有效IMF(SIMFi)的篩選準則，對SIMFi進行快速譜峭度頻譜濾波，通過比較包絡譜與軸承故障理論計算結果，診斷出原始信號中所包含的故障類型。本發明可準確有效的診斷出復合故障組合形式，避免漏診誤診，對機械設備運行狀況的精確評估有重要價值。

技術領域

本發明涉及一種滾動軸承故障沖擊特征提取方法，具體涉及一種基于變分模態分解與快速譜峭度圖的滾動軸承故障特征提取方法及系統。

背景技術

滾動軸承是筑路機械設備中應用最廣泛的零部件之一，其運行狀況影響著整個系統的工作狀態，滾動軸承的故障識別與診斷對于保證機械設備安全可靠運行具有重要意義。

實際工況下，滾動軸承的故障通常表現為復合故障，且受到運行環境影響，常常出現是復合故障與復合噪源相互作用，從強背景噪聲中準確提取軸承復合故障成分，才能夠對機械運行狀況有較為可靠的判斷。

傳統的頻譜分析、包絡分析、小波分析、形態學濾波等在處理復合故障問題時，會存在故障成分提取不徹底，造成誤判和漏判等情況，對機械設備運行評估不完全。

為了解決以上問題，本發明提出了一種滾動軸承復合故障提取方法及系統，采用加速度傳感器獲取軸承故障振動信號，以變分模態分解作為振動信號升維和降噪的處理方法，得到K個IMF，以快速譜峭度圖共振頻帶作為有效IMF(SIMFi)的篩選準則，對SIMFi進行快速譜峭度頻譜濾波，通過比較包絡譜與軸承故障理論計算結果，診斷出原始信號中所包含的故障類型，可準確有效的診斷出復合故障組合形式，避免漏診誤診，對機械設備運行狀況的精確評估有重要價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種滾動軸承復合故障提取方法及系統，通過采用加速度傳感器獲取軸承故障振動信號，以變分模態分解作為振動信號升維和降噪的處理方法，得到K個IMF，以快速譜峭度圖共振頻帶作為有效IMF(SIMFi)的篩選準則，對SIMFi進行快速譜峭度頻譜濾波，通過比較包絡譜與軸承故障理論計算結果，診斷出原始信號中所包含的故障類型。

本發明提供了如下方案：

一種滾動軸承復合故障提取系統，包括振動信號采集裝置，振動信號分解裝置，振動信號分析裝置，濾波裝置，故障輸出裝置；振動信號采集裝置為振動加速傳感器，用于獲取軸承復合故障的振動信號并傳送給振動信號分解裝置和振動信號分析裝置，振動信號分解裝置用于對振動信號通過變分模態分解進行升維及降噪，并分解為K個IMF分量，振動信號分析裝置用于對振動信號通過快速譜峭度圖進行分析，得到J個共振頻帶，其中J小于等于K；濾波裝置用于對振動信號分解裝置輸出的IMF分量進行濾波，故障輸出裝置用于對濾波后的IMF分量進行包絡譜分析，通過對比理論計算所得軸承故障特征頻率，得出原始信號復合故障類型。

一種滾動軸承復合故障提取方法，包括步驟：

(1)獲取軸承復合故障的振動信號；

(2)對振動信號通過變分模態分解進行升維及降噪，并分解為K個IMF分量；

(3)對振動信號通過快速譜峭度圖進行分析，得到J個共振頻帶，其中J小于等于K；

(4)選取與共振頻帶對應的IMF分量，命名為SIMFi；

(5)對SIMFi做快速譜峭度圖濾波，得到濾波后的SIMFi；

(6)對濾波后的SIMFi進行包絡譜分析，通過對比理論計算所得軸承故障特征頻率，得出原始信號復合故障類型。

可選的，步驟1中軸承復合故障的振動信號，既可以是單故障振動信號，也可以多種故障組合的復合故障振動信號。