[發(fā)明專利]一種風(fēng)力機傳動系統(tǒng)的故障診斷方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110015705.0 | 申請日： | 2021-01-06 |
| 公開（公告）號： | CN112816213B | 公開（公告）日： | 2022-08-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳長征;羅園慶;趙思雨;張品楊 | 申請（專利權(quán)）人： | 沈陽工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | G01M13/028 | 分類號： | G01M13/028;G01M13/045 |
| 代理公司： | 沈陽亞泰專利商標代理有限公司 21107 | 代理人： | 邵明新 |
| 地址： | 110870 遼寧省沈陽*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 風(fēng)力機 傳動系統(tǒng) 故障診斷 方法 | ||
1.一種風(fēng)力機傳動系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1、采集風(fēng)力發(fā)電機軸承的振動測試信號f(n)，隨后對信號f(n)進行多尺度數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理，得到多尺度信號MACDIFfλ(n)，其中λ＝1,2,3…n，n代表形態(tài)學(xué)的最大尺度；
步驟2、計算各個尺度λ下的信息熵因子IE(MACDIFfλ(n))和特征能量因子FEF(MACDIFfλ(n))；計算出綜合評價指標因子IF(MACDIFfλ(n))；
步驟3、利用綜合評價指標因子IF(MACDIFfλ(n))篩選MACDIF中的最優(yōu)結(jié)構(gòu)元素尺度加權(quán)區(qū)間范圍[1,λmax],式中λmax表示形態(tài)學(xué)運算的最大尺度；
步驟4、在確定最優(yōu)尺度范圍[1,λmax]后，對各個尺度下的形態(tài)學(xué)分析信號進行加權(quán)處理，從而獲得最終的MACDIF重構(gòu)信號F(f(n))；
步驟5、對最終的重構(gòu)信號F(f(n))進行FFT頻譜分析，從分析的結(jié)果中識別出發(fā)電機軸承的故障特征頻率(fo、2fo、3fo…nfo)，最終完成風(fēng)力發(fā)電機軸承的故障診斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機傳動系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于：步驟1中，通過加速度傳感器采集風(fēng)力發(fā)電機軸承的振動測試信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機傳動系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于：步驟1中包括以下分步驟：
步驟1.1、輸入的風(fēng)機振動信號f(n)定義域為F＝(0,1,…,n-1)，結(jié)構(gòu)元素g(m)定義為G＝(0,1,…,m-1)(n≥m)，則信號f(n)的四種基本腐蝕、膨脹、開和閉運算符定義如下：
(fΘg)(n)＝min[f(n+m)-g(m)]
步驟1.2、設(shè)ε(ε＝1,2,3,…,λ)是結(jié)構(gòu)元素SE的尺度，那么四種多尺度形態(tài)學(xué)算子定義如下：
那么輸入的風(fēng)機振動信號f(n)經(jīng)多尺度的MACDIF運算，運算結(jié)果如下：
其中，MACDIFfλ(n)表示風(fēng)機振動信號f(n)輸出的多尺度計算結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機傳動系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于：所述步驟2中包括以下分步驟：
步驟2.1、一個系統(tǒng)包含多個事件S＝{S1,S2,…Sn},則S事件的概率分布為p＝{p1,p2,…pn},那么一個事件的信息熵為：
Ii＝-pilnpi
則所有事件的信息熵的總和為：
式中，I為信息熵；p為概率；i＝1,2,3,…,n；
對于輸入的多尺度信號MACDIFfλ(n)，計算的多尺度信息熵結(jié)果為IE(MACDIFfλ(n))；
步驟2.2、能量特征因子用來衡量故障特征頻率占總頻譜的能量占比，其表達式定義如下：
式中，E為故障信息的能量；E*為頻譜的總能量；y(i)為故障頻率對應(yīng)的加速度幅值；i為故障頻率的階數(shù)(i＝1,2…,m)；
對于輸入的多尺度信號MACDIFfλ(n)，計算的多尺度能量特征因子結(jié)果為FEF(MACDIFfλ(n))；
步驟2.3、結(jié)合這兩種評價指標的優(yōu)點，提出一種新的名為IF的時頻指標因子來選則MACDIF算子的最優(yōu)尺度，其表達式定義如下：
IF＝IE×FEF
對于輸入的多尺度信號MACDIFfλ(n)，計算的多尺度IF結(jié)果為IF(MACDIFfλ(n))。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機傳動系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于：步驟4中包括經(jīng)過IF(MACDIFfλ(n))計算得到最優(yōu)尺度范圍[1,λmax]，對各個尺度下的形態(tài)學(xué)分析信號進行加權(quán)處理，從而獲得最終的MACDIF重構(gòu)信號F(f(n))，重構(gòu)加權(quán)方式如下：
式中，ωλ為在不同尺度λ下的加權(quán)系數(shù)；eλ為MACDIF在不同尺度λ下的分析結(jié)果。
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