[發明專利]一種基于多傳感器數據融合的旋轉設備故障特征提取方法

在審

• 申請號: 202011474895.4
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112465068A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 陳虎;巴軍;廖雯利;李宏
• 申請（專利權）人: 重慶忽米網絡科技有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06F30/27
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

本發明公開了一種基于多傳感器數據融合的旋轉設備故障特征提取方法，包括：采集待測旋轉設備的三軸振動位移信息、三軸振動加速度信息、噪聲信息及溫度信息；提取三軸振動位移信息、三軸振動加速度信息、噪聲信息及溫度信息的時域信號及頻域信號；將所述頻域信號及時域信號作為預測待測旋轉設備故障的故障特征。與現有技術相比，本發明將采集的數據進行時頻域聯合分析，提取故障特征，考慮了不同維度的振動信息的關聯性。并且還考慮了溫度、噪聲等故障相關因素，使得預測結果更加精準。該方法不但在不降低頻域分別率的情況下能夠壓制干擾，而且在轉速有偏差和機械部件有偏差的情況下也能夠提取到實際的特征信號，可有效發現更微小的故障隱患。

技術領域

本發明涉及旋轉設備故障預測技術領域，具體涉及一種基于多傳感器數據融合的旋轉設備故障特征提取方法。

背景技術

依靠旋轉完成特定功能的旋轉類機械設備使用中，旋轉部件轉動的不平衡、位置不對中、磨損或者結構松動等微小故障會隨著旋轉設備的使用而逐漸嚴重，并可能使旋轉設備產生連鎖性地故障；為了避免故障進一步地嚴重和由此可能造成的連鎖性故障，需要對旋轉設備的工作狀態進行監測及診斷，及時發現故障。

目前國內外對旋轉設備的診斷分析主要針對振動信號，分析方法有：波形分析、頻譜分析、時頻分析、倒頻譜分析、時間序列分析等，這些分析方法將時域信息、頻率幅值信息、頻域相位信息分離。這些傳統的分析方法不僅忽略了不同維度的振動信息的關聯性，往往也忽略了振動之外的，和設備故障相關的噪聲、溫度等其他信息。這樣不僅不能反映旋轉設備故障因素的全貌，甚至會發生嚴重的歪曲和誤判。

因此，如何保證用于分析的數據能夠反映旋轉設備故障因素的全貌，提高故障預測的準確性，成為了本領域技術人員急需解決的問題。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明實際解決的問題包括：如何保證用于分析的數據能夠反映旋轉設備故障因素的全貌，提高故障預測的準確性。

本發明采用了如下的技術方案：

一種基于多傳感器數據融合的旋轉設備故障特征提取方法，包括：

S1、采集待測旋轉設備的三軸振動位移信息、三軸振動加速度信息、噪聲信息及溫度信息；

S2、提取三軸振動位移信息、三軸振動加速度信息、噪聲信息及溫度信息的時域信號；

S3、提取三軸振動位移信息、三軸振動加速度信息、噪聲信息及溫度信息的頻域信號；

S4、將所述頻域信號及時域信號作為預測待測旋轉設備故障的故障特征。

優選地，所述時域信號包括三軸振動位移、三軸振動加速度、噪聲及溫度的均值、均方值、均方根值、方差、標準差、概率密度函數、概率分布函數。

優選地，所述頻域信號包括三軸振動位移、三軸振動加速度及噪聲的頻率幅值及頻率相位。

優選地，步驟S1與步驟S2之間還包括，對三軸振動位移信息、三軸振動加速度信息、噪聲信息及溫度信息進行濾波。

優選地，待測旋轉設備處于不同工作狀態時，采用不同的濾波方法。

優選地，對三軸振動位移信息、三軸振動加速度信息、噪聲信息及溫度信息進行濾波的方法包括：

利用設置在待測旋轉設備上的磁場傳感器的輸出信號計算待測旋轉設備的轉速；

基于轉速判斷待測旋轉設備的工作狀態，工作狀態包括停止工作、勻速工作、變速工作；

當待測旋轉設備處于勻速工作狀態時采用維納濾波對三軸振動位移信息、三軸振動加速度信息、噪聲信息及溫度信息進行濾波，否則，采用卡爾曼濾波對三軸振動位移信息、三軸振動加速度信息、噪聲信息及溫度信息進行濾波。

優選地，所述基于多傳感器數據融合的旋轉設備故障特征提取方法還包括：

S5、將故障特征輸入訓練后的多參數決策樹對待測旋轉設備進行故障預測。