[發明專利]一種電機滾動軸承故障診斷方法及其診斷系統

有效

• 申請號: 201810178090.1
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108195587B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 劉一龍;陳雪峰;張興武;孫闖;田紹華;李明
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045
• 代理公司: 北京前審知識產權代理有限公司 11760
• 代理人: 張波濤;陳旭

公開了一種電機滾動軸承故障診斷方法及其診斷系統，電機滾動軸承故障診斷方法包括徑向X、前向Y、垂向Z三個方向的三維坐標系，在電機滾動軸承附近布置三向加速度傳感器以獲得三向振動信號，布置轉速傳感器和電流計以獲取滾動軸承的轉速脈沖信號和測量電機定子的電流信號，設置判斷電流平穩度的最大允許偏差σsubgt;I/subgt;，設置判斷轉速平穩度的最大允許偏差σsubgt;V/subgt;，在T時間段內，通過預定條件截取轉速及電流平穩工況下的振動數據；提取判定有效的T時間段內的三向振動數據Acc，分別計算三向振動數據的標準差以及分別計算三個方向復合時域指標；測試獲得閾值表，獲得的三個方向的復合時域指標與所述閾值表進行比對得出故障程度并進行報警。

技術領域

本發明屬于信號處理分析與故障診斷技術領域，特別是涉及一種電機滾動軸承故障診斷方法及其診斷系統。

背景技術

電機是鐵路機車的核心部件，其中的軸承對運行安全至關重要，因此對電機軸承進行實時監測及故障診斷是保證機車可靠運行的關鍵，此外，在嚴重故障發生前對故障進行預警與診斷，可對電機維修提供重要參考，從而減小運行與維護成本。

現有的電機滾動軸承故障診斷方法雖然能實時對電機軸承狀態進行監測預警，但是通常采用固定的閾值對故障程度進行報警，所以漏報及誤報率高；此外，由于傳統的電機滾動軸承故障診斷方法大多基于共振解調技術，濾波器的選擇嚴重影響故障特征的提取效果，經常造成診斷失敗。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種電機滾動軸承故障診斷方法及其診斷系統，能很好地解決傳統方法中信號提取效果差，故障診斷準確率低的問題，通過采用閾值表、自適應解調技術以及基于三向傳感器振動數據的綜合分析方法對電機軸承早期故障特征進行準確提取、報警以及診斷。

本發明的目的是通過以下技術方案予以實現：

本發明的一方面，一種電機滾動軸承故障診斷方法，包括如下步驟：

第一步驟：設置包括徑向X、前向Y、垂向Z三個方向的三維坐標系，在電機滾動軸承附近布置三向加速度傳感器以獲得三向振動信號，其中，設置每次進行分析的信號時長為T，三向振動信號表示為振動向量矩陣Acc＝[Acc_x，Acc_y，Acc_z]，其中，Acc_x、Acc_y和Acc_z分別表示X、Y、Z三向上的振動向量；

第二步驟：布置轉速傳感器和電流計以獲取滾動軸承的轉速脈沖信號和測量電機定子的電流信號，其中，轉速脈沖信號表示為轉速向量V，定子的電流信號表示為電流向量I；

第三步驟：設置判斷電流平穩度的最大允許偏差σ_I，設置判斷轉速平穩度的最大允許偏差σ_V，在T時間段內，通過如下預定條件截取轉速及電流平穩工況下的振動數據：

其中，max與min分別表示求解最大值與最小值的數學運行，若判定為無效數據，則丟棄T時間段內存儲的振動向量矩陣Acc、轉速向量V以及電流向量I；若評判結果為有效數據，記錄振動向量矩陣Acc、轉速平均值和電流平均值

第四步驟，提取第三步驟中判定有效的T時間段內的三向振動數據Acc，分別計算三向振動數據的標準差以及分別計算三個方向復合時域指標Amp：

其中，N表示T時間段內振動數據的總采樣點數，x_i表示T時間段內第i個點的振動幅值，表示T時間段內振動數據的平均值，δ表示T時間段內所有數據的標準差。