[發明專利]一種水力式升船機同步軸扭矩測試故障診斷方法

在審

• 申請號: 202011367032.7
• 申請日: 2020-11-28
• 公開（公告）號: CN112649131A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 李志興;唐清弟;張志高;劉劍明;申一洲;弓宇;劉晉曦;董士謙;吳哲;李金峰;付烈坤;董勤;趙利鋒;格日勒圖;楊翊坤;廖丹;朱恩禹;江磊
• 申請（專利權）人: 華能瀾滄江水電股份有限公司;中機生產力促進中心
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 徐玲菊;于洪

本發明涉及一種水力式升船機同步軸扭矩測試故障診斷方法，包括升船機同步軸扭矩測試和升船機同步軸故障診斷方法。升船機同步軸扭矩測試由同步軸系統監測點處的應力傳感器捕捉承受的扭力，輸出的差動微電壓信號通過感應線圈發射無線數據信號；無線拾取感應器接收無線數據信號傳輸給調制解調模進行調制；然后進入PLC系統進行模數轉換后輸出。升船機同步軸故障診斷方法是利用神經網絡算法構建并訓練扭矩預測模型；基于同步軸扭矩測試數據構建扭矩變化趨勢預測曲線；通過提取相應特征與故障庫內特征指標進行比對，判定系統是否產生故障及故障類型。本方法提高了測試精度，縮短了測試周期，能實際指導升船機故障排查與維修，保證升船機的正常運行。

技術領域

本發明屬于水運通航保障技術領域，具體涉及一種水力式升船機同步軸扭矩測試故障診斷方法。

背景技術

景洪水力式升船機是中國原創水力式升船機的首次成功應用，是一種具有獨立知識產權的新型升船機，極大地推動了世界升船機領域的技術進步發展。景洪水力式升船機是鋼絲繩通過多個卷筒形成吊點，并與承船廂相聯后利用水的勢能與機械能之間的轉化，驅動浮筒進行升降動作從而帶動承船廂升降運行。為保證卷筒之間轉動的同步與承船廂的平穩運行，在各個卷筒之間布置同步軸系統。當承船廂發生傾斜時，將會對卷筒內部轉矩產生影響，各個卷筒之間便會出現轉矩差。而位于卷筒之間的同步軸系統利用自身剛度以抗衡轉矩差，使卷筒不至于發生相對轉動，從而保持各個卷筒之間的同步運動，使承船廂平穩運行。

在水力式升船機運行使用過程中，由于使用不當或各種意外因素，將不可避免的出現意外工況，使水力式升船機同步軸系統承受較大扭矩。若發生扭矩變化過大，超過同步軸系統剛度或疲勞強度極限值時，同步軸可能發生故障導致升船機停機甚至其他嚴重故障。因此監測升船機同步軸系統扭矩變化，進而對發生故障進行診斷、排除故障隱患成為保證升船機安全的至關重要環節。目前現有技術中對于水力式升船機同步軸系統扭矩的測試采用的是離線狀態測試，這種方法存在以下不足：

（1）測試時需要人工測量，測量時人員、設備、測試方法不統一會產生系統誤差，且人工測試精度不高、周期長，影響升船機的正常運行；

（2）不能實時在線監測同步軸系統扭矩的變化，且不能對數據結果進行深度分析，不利于升船機安全可靠運行；

（3）只能基于實測數據分析，不能根據實測數據及預測模型分別進行處理、預測、診斷。

（4）測試覆蓋性不全，可靠性低，最終導致測試結果可信度低，不能實際指導升船機故障排查與維修，進而造成經濟損失。因此，有必要對現有技術加以改進。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種水力式升船機同步軸扭矩測試故障診斷方法，從而實際指導升船機故障排查與維修，避免造成經濟損失。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種水力式升船機同步軸扭矩測試故障診斷方法，包括升船機同步軸扭矩測試和升船機同步軸故障診斷方法；

所述升船機同步軸扭矩測試包括步驟：

S11，每個同步軸監測點布置應力傳感器，捕捉同步軸承受扭力并輸出差動微電壓信號，通過無線傳輸系統進行編碼，并發射信號；

S12，無線拾取感應器進行無線數據信號接收，并傳輸給調制解調模塊，調制解調模塊進行調制輸出標準4~20mA電流信號；

S13，電流信號通過電纜連接到電流隔離模塊，隨后輸出至PLC系統進行模數轉換，得到的數字數據量化成為扭矩數據；

所述的升船機同步軸故障診斷方法包括步驟：

S21，對升船機同步軸扭矩歷史數據進行模態分解，獲取扭矩信號直流分量；

S22，構建滑動窗口，求取滑動窗口內的信息熵Θ，確定信息熵Θ預設信息熵有效起始閾值r的第一點作為同步軸動作起始點；

S23，利用神經網絡算法構建并訓練扭矩預測模型，并利用實際升船機歷史運行數據進行校驗；