[發明專利]一種機械設備磨損狀態綜合判斷方法

有效

• 申請號: 201910497594.4
• 申請日: 2019-06-10
• 公開（公告）號: CN110220885B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 陳濤;王立勇;王少紅
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71;G01N21/67;G06K9/62
• 代理公司: 北京遠創理想知識產權代理事務所(普通合伙) 11513
• 代理人: 張素妍

本發明涉及一種機械設備磨損狀態綜合判斷方法，其包括步驟：按照等時間間隔原則采集機械設備運行階段的N個油樣，進行原子發射光譜分析，獲得油樣中n種不同元素的濃度含量；對光譜檢測元素進行系統聚類確定主要磨損元素；判斷設備運行階段是否換油，進而確定磨損指標；對每個磨損評價指標進行標準化處理，然后對標準化后的磨損指標進行因子分析；對磨損主因子綜合得分序列進行正態檢驗；根據綜合得分序列是否符合正態分布，確定綜合得分磨損界限值，完成磨損狀態綜合判斷。本發明依據磨損綜合得分對裝置的磨損狀態做出整體性判斷，能夠為快速、正確地評價設備磨損狀況、準確地早期預警磨損故障。

技術領域

本發明涉及一種機械設備監測技術領域，特別是關于一種油液光譜監測技術領域中的機械設備磨損狀態綜合判斷方法。

背景技術

磨損是引起機械設備故障的主要原因，油液光譜分析是目前監測設備早期異常磨損的一項重要的技術，設備的磨損狀態評價是在采集設備運行階段油樣的光譜分析數據基礎上進行，利用一定的方法對磨損評價指標進行分析，做出定量化的總體判斷，對正確評價設備磨損狀況、準確地早期預警磨損故障具有重要意義。

目前在磨損狀態評價中，綜合評價方法應用多指標對設備的磨損狀態進行評價，能夠獲取比較全面的設備運行狀態，避免依靠單個指標進行評價造成的誤判。在綜合評價方法中，模糊方法、主成分分析和因子分析方法等應用的較為廣泛。在上述方法中，模糊方法若是采集的油樣樣本較少，就會產生磨損狀態判別準確率下降的問題；主成分分析方法所提取的磨損主成分實際意義較為模糊，往往難以作出符合實際的解釋；因子分析方法具有因子旋轉的功能，能夠方便解釋各因子的實際意義，但是，由于因子分析需要構造新的因子模型，計算量較大。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種機械設備磨損狀態綜合判斷方法，該方法將描述機械設備的多個磨損評價指標轉化成無量綱的磨損綜合得分，并依據磨損綜合得分對裝置的磨損狀態做出整體性判斷。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種機械設備磨損狀態綜合判斷方法，其包括以下步驟：1)按照等時間間隔原則采集機械設備運行階段的N個油樣，進行原子發射光譜分析，獲得油樣中n種不同元素的濃度含量；2)對光譜檢測元素進行系統聚類確定主要磨損元素；3)判斷設備運行階段是否換油，進而確定磨損指標；4)對每個磨損評價指標進行標準化處理，然后對標準化后的磨損指標進行因子分析；5)對磨損主因子綜合得分序列進行正態檢驗；6)根據綜合得分序列是否符合正態分布，確定綜合得分磨損界限值，完成磨損狀態綜合判斷。

進一步，所述步驟2)中，系統聚類中測度距離采用基于相關系數的相關距離，基于N個油樣光譜檢測元素中的任意兩種元素i,j的濃度含量數據序列x_i＝(x_i1,x_i2,…,x_iN)與x_j＝(x_j1,x_j2,…,x_jN)，計算元素i,j相關距離r_ij如下式為：

式中，和分別表示光譜檢測元素i,j的濃度數據序列x_i與x_j的數學期望，和在實際應用中以樣本均值來表示；x_ir和x_ir分別表示第i和j中光譜檢測元素在第r個采集油樣中的光譜檢測元素濃度值。

進一步，所述步驟3)中，磨損指標的確定方法為：如果存在換油，則磨損指標為：主要磨損元素的光譜檢測濃度含量，主要磨損元素的濃度梯度及主要磨損元素的濃度比例特征；如果設備運行階段沒有換油，則磨損指標為：主要磨損元素的光譜檢測濃度含量和主要磨損元素的濃度梯度。

進一步，通過磨損元素的濃度梯度來反映綜合傳動裝置磨損狀態的動態變化，第k種主要磨損元素的濃度梯度x_Δk計算公式如下：