[發明專利]一種基于快速譜峭度分析的風機健康評價方法

有效

• 申請號: 202010053566.6
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111238843B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 初寧;劉榮偉;楊廣勝;吳大轉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種基于快速譜峭度分析的風機健康評價方法，屬于旋轉機械的健康評估領域，首先采集風機不同工況振動信號，構建原始數據庫，從原始振動信號中提取有效的統計學信息；對于待檢測信號，通過計算不同頻率位置下信號的峭度值，獲取風機振動信號的最優解調頻帶的中心頻率和頻帶寬度進行信號濾波，通過對該段時域信息進行傅里葉變換得到頻域信息，將待測風機的振動信息與數據庫中不同工況下的振動數據進行對比分析，獲得待測風機的健康因子，從而反映該風機的健康程度。利用本發明的方法，可以提高對沖擊信號的敏感性，進而準確的反應風機的健康程度。

技術領域

本發明屬于旋轉機械的健康評估領域，尤其是涉及一種基于快速譜峭度分析的風機健康評價方法。

背景技術

風機是用于輸送氣體的機械,從能量觀點看,它是把原動機的機械能轉換為氣體能量的一種機械。簡單而言,風機是依靠輸入的機械能,提高氣體壓力并排送氣體的機械，廣泛應用于冶金、石化、電力、城市交通、船舶等領域

風機在工業系統中占有十分重要的作用，以城市交通為例，隨著城市化建設的高速發展,地鐵成為了緩解城市交通堵塞、建設用地緊張等問題的重要出行方式,是現代化城市的重要交通工具。地鐵系統建立在地面以下，地下空間內除活塞風以外的全部通風都完全依靠機械方式進行，風機有效保障了地鐵地下內部空間空氣與外部空間自然空氣的氣體交換，尤其當城市地鐵系統處于事故工況中時，風機高效地為地下環境排煙、補充新風更成為減少事故損失的重要條件，因此地鐵風機在地鐵系統中的作用是不可替代的。

風機種類眾多，其中包括軸流風機、離心風機、射流風機等，它們是保障工業系統安全、有效運行的關鍵。為了預防風機發生故障，造成重大的經濟損失和安全事故，尋找一種風機的健康評判方法，有效實時地反應風機的健康狀態，對預防故障的發生具有重要作用。

所謂的風機健康狀況評估，就是運用合理的方法，在風機不停機的情況下，實現智能的風機運行狀況估計，合理分析風機運行參數，及時發現風機的異常狀態，降低風機發生事故的幾率，以減少風機停機時所帶來的損失。選擇合適的健康評估指標和建立健康評估模型對風機健康評價尤為重要。

一般情況下，風機異常狀況可以通過風機的各種運行參數的變化趨勢反映出來。一個故障從發生到它造成嚴重的現場事故，是一個漸變的發展過程，該過程根據一定的趨勢軌跡緩慢地變為新的穩態或者逐漸惡化直至風機損毀。傳統的健康評估方法是風機各項運行參數出現異常值后才發現，但此時故障已經產生了一定的影響。風機健康狀況評估方法可以監測風機故障的早期跡象，使工人有足夠的時間進行分析和診斷，從而采取措施防止故障的發生。

目前主流的基于數據驅動的設備健康狀況評估方法中，時間序列預測法和神經網絡法最為廣泛。時間序列預測法因突出時間序列暫不考慮外界因素影響，因而存在著預測誤差的缺陷，當遇到外界發生較大變化時，往往會有較大偏差。神經網絡對特定問題層數和節點數的未知性，通常導致模型采用了過多的參數，這也就意味著神經網絡模型自由度極高，從而使其在訓練網絡的過程中，會受到噪聲影響，導致神經網絡模型過擬合，無法準確區分設備的各種運行狀態。

發明內容

本發明提供了一種基于快速譜峭度分析的風機健康評價方法，可以從原始振動信號中提取有效的統計學信息，提高對沖擊信號的敏感性，進而準確的反應風機的健康程度。

一種基于快速譜峭度分析的風機健康評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)采集風機正常工況與不同程度故障工況下的原始振動信號，獲得振動數據原始數據庫；

(2)對原始數據庫中的振動信號x(t)進行短時傅里葉變換，得到時間-頻率-振幅的三維圖像X(t,f)；

(3)對上述三維圖像X(t,f)進行預白化處理，得到預白化之后的時間-頻率-振幅三維圖像X′(t,f)；