[發明專利]變速工況下設備振動信號早期故障分析和特征提取方法

在審

• 申請號: 202011548088.2
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112781709A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 陳蔚
• 申請（專利權）人: 上海核工程研究設計院有限公司
• 主分類號: G01H1/00
• 分類號: G01H1/00;G01M13/04
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 劉寧

1.變速工況下設備振動信號早期故障分析和特征提取方法，其特征在于，所述方法如下：

步驟1)同步高速采集設備振動信號和轉速脈沖信號，采用較高的采樣頻率，經過ADC模塊同步采集轉動設備的一路轉速脈沖信號和多路振動信號；

步驟2)高頻振動信號包絡提取，采用數字帶通濾波器對所述高頻振動信號進行帶通濾波，剔除振動幅值較大低頻和高頻背景信號，對帶通濾波后得到的振動信號應用共振解調技術提取信號包絡波形；

步驟3)識別轉速脈沖信號脈沖沿時標，對所述轉速脈沖信號進行閾值檢波，由設定的鍵相脈沖閾值，準確識別和記錄鍵相脈沖信號上升沿或下降沿的到達時刻t0、t1、t2…tN；

步驟4)瞬時轉動頻率估計，由所述轉速脈沖時標計算兩個脈沖間的時間差，dt0＝t1-t0，dt1＝t2-t1，…，dtN-1＝tN-tN-1，通過數字微分方法計算得到轉速rpm和瞬時轉動頻率f；

步驟5)計算角度域采樣時間序列，確定角度域等角度采樣階比數M，即轉子每轉動一周需要等角度采集的樣本個數；由所述轉速脈沖信號脈沖沿時標和等角度采樣階比數通過插值計算得到角度域等角度采樣時間序列；

步驟6)振動包絡信號數字跟蹤抗混疊濾波，對所述步驟2)提取的原始振動包絡信號進行數字抗混疊濾波，所述數字抗混疊濾波的濾波器截止頻率由所述步驟4)計算得到瞬時轉頻和所述步驟5)中的采樣階比數M確定；

步驟7)原始振動包絡信號階比跟蹤采樣，按照所述步驟5)計算得到的所述角度域采樣時間序列，對所述步驟6)濾波后的所述原始振動包絡信號進行數字重采樣，得到角域等角度振動包絡波形信號；

步驟8)比包絡信號FFT分析，對所述階比跟蹤采樣的所述等角度包絡波形信號進行FFT計算，得到振動包絡信號階比譜，應用所述包絡信號階比譜實現軸承、齒輪箱故障特征頻率成分計算，通過對這些特征頻率的監測，完成故障預警和診斷功能。

2.如權利要求1所述的變速工況下設備振動信號早期故障分析和特征提取方法，其特征在于，所述步驟1)中的所述振動信號采集前通模擬抗混疊濾波器，對高頻噪聲及無用高頻信號進行濾波，模擬抗混疊濾波器截止頻率設置為ADC模塊采樣頻率的一半。

3.如權利要求1所述的變速工況下設備振動信號早期故障分析和特征提取方法，其特征在于，所述步驟5)中的所述插值運算采用級聯積分梳狀濾波器作為插值濾波器，對轉速脈沖進行M倍插值運算，得到角域等角度振動信號每一樣本對應的時間序列；為了便于后續的FFT運算，M取2的n次方，n≥4級聯積分梳狀濾波器。

4.如權利要求1所述的變速工況下設備振動信號早期故障分析和特征提取方法，其特征在于，所述步驟7)中的所述數字重采樣插值運算采用Sinc插值算法。