[發明專利]基于失效數據挖掘的相似工況的軸承異常狀態評估方法

有效

• 申請號: 201911000931.0
• 申請日: 2019-10-21
• 公開（公告）號: CN110704987B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 王恒;倪廣縣;朱文昌;曹宇鵬;蘇波泳
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F17/16;G06F16/26;G01M13/045
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 徐思波

本發明公開了一種基于失效數據挖掘的相似工況的軸承異常狀態評估方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)根據失效軸承的失效數據，建立失效軸承的全壽命模型；(2)根據步驟(1)的全壽命模型，對相似工況的滾動軸承進行監測，從而對相似工況的滾動軸承的異常狀況進行評估。本發明針對機械設備中工況相似的軸承，其性能退化過程互相有參照價值，在得到其中一個軸承(失效軸承)全壽命數據的情況下，進行數據建模，并且設置多個指標對其各個退化狀態進行量化認知，采集運行中的滾動軸承數據進行相應處理得到表征其運行狀態的量化指標與失效軸承建立的全壽命模型進行匹配，判斷其所處的退化狀態以指導維護生產，從而保證整個機械設備的安全運行。

技術領域

本發明屬于滾動軸承運行狀態檢測領域，具體涉及基于失效數據挖掘的相似工況的軸承異常狀態評估方法。

背景技術

隨著機械設備日趨精密復雜，往往只能獲得其正常狀態下的運行數據，故障樣本稀缺甚至缺乏，因此如何對已有設備的故障數據進行充分挖掘與分析，獲取與其運行狀態密切相關的信息，用于指導其他類似設備的維護與保養就顯得非常重要；目前，在實際生產過程中，一般采用，停機對逐個軸承進行檢查的方式，來對設備進行維護和保養，這種方式，工作效率很低，而且突然出現故障甚至會影響到整個機械設備的安全運行。

目前，在中國專利(專利號為201810816943.X，專利名稱為“基于高維隨機矩陣的軸承狀態檢測方法”)的專利文件中，已經公開了“通過對待測軸承設計多個檢測網絡，采集運行數據，構成數據源，從數據源中的選取正常運行時空斷面，構建正常數據庫，構建正常原始測量矩陣，構建正常“判決矩陣”，求解正常“判決矩陣”特征值，構建正常狀態可視化參數數據庫；再從數據源中選取未知的時空斷面，構建原始測量矩陣，構建檢測矩陣，構造檢測“判決矩陣”，求解檢測“判決矩陣”特征值，構建檢測狀態可視化參照數據庫；將檢測狀態可視化參照數據庫與正常狀態可視化參數數據庫進行對比，判斷是否存在異常，從而判斷軸承狀態，是正常、異常或是故障；若正常，可繼續其他未來時空斷面的檢測或停止檢測；若故障，停機更換軸承；若是異常，判斷異常狀態，根據需要更換軸承，通過建立對比數據庫，實現檢測軸承狀態，可判別軸承的運行狀態”的軸承狀態檢測方法，本申請在該專利申請的基礎上進行進一步研究，以實現對失效數據充分利用。

發明內容

本發明的目的在于提供基于失效數據挖掘的相似工況的軸承異常狀態評估方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：基于失效數據挖掘的相似工況的軸承異常狀態評估方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)根據失效軸承的失效數據，建立失效軸承的全壽命模型；(2)根據步驟(1)的全壽命模型，對相似工況的滾動軸承進行監測，從而對相似工況的滾動軸承的異常狀況進行評估。

進一步的，所述步驟(1)包括以下步驟：

(1-1)對失效軸承的失效數據特征進行提取；

(1-2)對失效軸承的全壽命狀態進行劃分；

(1-3)使用單環圖表征失效軸承的全壽命狀態；

(1-4)建立滾動軸承狀態認知指標；

(1-5)對步驟(1-4)的狀態認知指標進行量化；

(1-6)建立失效軸承的全壽命模型。

其中，所述步驟(1)具體包括以下步驟：

(1-1)對失效軸承的失效數據特征進行提取：

結合軸承狀態健康監測測點布置情況，收集軸承從正常到失效全壽命歷程的振動、溫度等監測數據；

針對滾動軸承運行狀態監測數據特點，構造原始采樣矩陣，設采樣頻率為q，從正常到失效的采樣序列為p，構造原始采樣矩陣X∈R^p×q；