[發(fā)明專利]一種旋轉機械早期故障預警方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010031040.8
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111222247A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設計）人: 王慶鋒;劉家赫;衛(wèi)炳坤;馬文生
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G07C3/00;G01M13/00;G08B21/18
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種旋轉設備早期故障預警方法，其特征在于：該方法包括如下步驟，

Step1:選取所述旋轉設備正常狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據為參考數(shù)據，根據譜距離指標函數(shù)提取設備振動特征信號；

Step2:采用l₁趨勢濾波技術對振動特征信號進行趨勢濾波處理，得到消除采集誤差后平滑的機組真實振動趨勢曲線；

Step3:求取平滑振動趨勢曲線各點的導數(shù)值，選取正常運行狀態(tài)下的某一點作為參考點，該點處導數(shù)值作為參考數(shù)值；

Step4:預先設定閾值倍數(shù)，當實時數(shù)據點處的導數(shù)值大小超過參考數(shù)值的閾值倍數(shù)時，視為設備發(fā)生早期故障，產生預警。

2.根據權利要求1所述的一種旋轉設備早期故障預警方法，其特征在于：所述根據譜距離指標函數(shù)提取設備振動特征信號，具體包括以下步驟，

(1)選取旋轉設備正常狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據x(t)以及振動特征信號中的實時監(jiān)測數(shù)據y(t)，J_x,y是運行“優(yōu)秀”狀態(tài)信號x(t)和待評估狀態(tài)信號y(t)之間的J散度，表示為：

式中，S_x(k)和S_y(k)分別是信號x(t)和y(t)的自功率譜，N為功率譜線個數(shù)；

(2)計算譜距離指標函數(shù)R：

式中，α為靈敏度系數(shù)，由設備性能退化趨勢決定。

3.根據權利要求1所述的一種旋轉設備早期故障預警方法，其特征在于：所述采用l₁趨勢濾波技術對振動特征信號進行趨勢濾波處理，得到消除采集誤差后平滑的機組真實振動趨勢曲線，具體包括以下步驟：

(1)設定趨勢濾波的平滑度系數(shù)λ大小，要根據對信號處理的實際需求對λ進行取值；

(2)采用l₁趨勢濾波技術對譜距離指標函數(shù)提取的振動特征信號進行濾波處理，得到消除采集誤差后平滑的機組真實振動趨勢曲線；

(3)l₁趨勢濾波技術通過最小加權目標函數(shù)實現(xiàn)，即使下式最小，公式為：

式中，y_i(i＝1,…,n)為標準時間序列，即振動特征信號，x_i為基本趨勢，n為振動特征信號組數(shù)，λ是一個非負參數(shù)來控制趨勢線的平滑性和平衡余項的大小，控制估計的趨勢和信號冗余之間的平衡。

4.根據權利要求1所述的一種旋轉設備早期故障預警方法，其特征在于：所述求取平滑振動趨勢曲線各點的導數(shù)值，具體包括以下步驟：

根據求導公式，計算振動趨勢曲線各點處的斜率大小，即導數(shù)值大小。

5.根據權利要求1所述的一種旋轉設備早期故障預警方法，其特征在于：所述預先設定閾值倍數(shù)，當實時數(shù)據點處的導數(shù)值大小超過參考數(shù)值的閾值倍數(shù)時，視為設備發(fā)生早期故障，產生預警，具體包括以下步驟：

(1)設定閾值倍數(shù)m，m的取值需要根據以往故障案例監(jiān)測數(shù)據訓練得出；參考點導數(shù)值越趨近于0，調整參數(shù)m值需要越大；參考點導數(shù)值越遠離0，調整參數(shù)m值需要越小；

(2)實時數(shù)據點i處的導數(shù)值k_i(i＝1,2,…,n)的大小，n為數(shù)據樣本數(shù)量；取正常運行狀態(tài)下的一點i₀的導數(shù)值為參考點，一般接近于0，規(guī)定當時，認為設備處于正常運行狀態(tài)，當時，判斷設備運行偏離正常狀態(tài)或發(fā)生早期故障。