[發(fā)明專利]基于振動(dòng)數(shù)據(jù)極差序列的故障預(yù)警方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110400420.9
• 申請(qǐng)日: 2021-04-14
• 公開（公告）號(hào): CN113109051B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙建印;洪亮;單鑫;孫媛;張福光;尹延濤;李保剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍航空大學(xué)岸防兵學(xué)院
• 主分類號(hào): G01M13/045
• 分類號(hào): G01M13/045
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發(fā)明提供了一種基于振動(dòng)數(shù)據(jù)極差序列的故障預(yù)警方法和系統(tǒng)，包括：步驟1：選定采樣頻率，對(duì)產(chǎn)品的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，獲得振動(dòng)數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)；步驟2：根據(jù)振動(dòng)數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)值，構(gòu)造極差序列；步驟3：通過計(jì)算極差序列的極差和標(biāo)準(zhǔn)差來構(gòu)造判決依據(jù)，判斷極差序列是否為時(shí)間敏感型數(shù)列；步驟4：根據(jù)極差序列時(shí)間敏感性判別結(jié)果確定是否進(jìn)行故障預(yù)警。本發(fā)明無需對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，能實(shí)時(shí)反應(yīng)產(chǎn)品的真實(shí)變化；本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集頻率根據(jù)可接受的響應(yīng)延遲進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不是產(chǎn)品振動(dòng)頻率，尤其對(duì)于高頻振動(dòng)，其數(shù)據(jù)量相對(duì)小得多。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及故障預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于振動(dòng)數(shù)據(jù)極差序列的故障預(yù)警方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

故障是指產(chǎn)品不能執(zhí)行規(guī)定功能的狀態(tài)，通常指功能故障。失效是指產(chǎn)品喪失完成規(guī)定功能的事件。故障的發(fā)生事件分布形式可總結(jié)為“浴盆曲線”，產(chǎn)品壽命周期可分為三個(gè)階段。第一階段為初期故障期，指產(chǎn)品在壽命的早期因設(shè)計(jì)、制造、裝配的缺陷等原因發(fā)生的故障，其故障率隨著運(yùn)行時(shí)長的增加而降低；第二階段為偶發(fā)故障期，產(chǎn)品長時(shí)間安全運(yùn)行，多發(fā)生因偶爾因素引起的故障；第三階段為磨損故障期，故障率猛增，故障多為漸變故障，即產(chǎn)品性能隨時(shí)間的推移逐漸變化而產(chǎn)生的故障，漸變故障一般可通過事前的監(jiān)測(cè)或檢測(cè)來預(yù)測(cè)。

基于振動(dòng)數(shù)據(jù)的故障預(yù)警與診斷方法主要通過對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換(FT)、快速傅里葉變換(FFT)、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)、變分模態(tài)分解(VMD)等變換方法將振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，以提取特征參數(shù)，再對(duì)特征參數(shù)的退化進(jìn)行分析。這些預(yù)處理方法雖然能提取出產(chǎn)品的特征，但存在以下不足：(1)數(shù)據(jù)量大。采用傅里葉變換等方式需獲得不少于振動(dòng)頻率的數(shù)據(jù)量，對(duì)于高頻及超高頻振動(dòng)，其數(shù)據(jù)量是驚人的，往往只能針對(duì)其中一小部分進(jìn)行分析，對(duì)全局?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分析是不實(shí)際的。(2)敏感性差。由于采用變換方法，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)變成頻域信號(hào)，頻域信號(hào)是某一段時(shí)間累積的結(jié)果，相對(duì)信號(hào)敏感性差。(3)結(jié)果具有很大的主觀性。選擇不同的采樣頻率進(jìn)行采樣，其結(jié)果顯著不同，選取了錯(cuò)誤的采樣頻率可能造成分析失敗。(4)受噪聲信號(hào)干擾。振動(dòng)信號(hào)均含有噪聲信號(hào)，通過傅里葉變換等方法若選取了錯(cuò)誤的采樣頻率，則可能將噪聲作為研究對(duì)象，造成分析失敗。

專利文獻(xiàn)CN111184251A(申請(qǐng)?zhí)枺篊N201911324832.8)公開了一種診斷吸絲帶故障的處理方法，具體包括以下步驟：步驟一：數(shù)據(jù)采集；步驟二：數(shù)據(jù)預(yù)處理；步驟三：極差與標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算；步驟四：穩(wěn)定性得分；步驟五：故障預(yù)警。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于振動(dòng)數(shù)據(jù)極差序列的故障預(yù)警方法和系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的基于振動(dòng)數(shù)據(jù)極差序列的故障預(yù)警方法，包括：

步驟1：選定采樣頻率，對(duì)產(chǎn)品的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，獲得振動(dòng)數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)；

步驟2：根據(jù)振動(dòng)數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)值，構(gòu)造極差序列；

步驟3：通過計(jì)算極差序列的極差和標(biāo)準(zhǔn)差來構(gòu)造判決依據(jù)，判斷極差序列是否為時(shí)間敏感型數(shù)列；

步驟4：根據(jù)極差序列時(shí)間敏感性判別結(jié)果確定是否進(jìn)行故障預(yù)警，若極差序列具備時(shí)間敏感性，則表明產(chǎn)品已進(jìn)入耗損故障期，需拆卸檢測(cè)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)或預(yù)防性維修；若極差序列對(duì)時(shí)間不敏感，則表明產(chǎn)品運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，繼續(xù)對(duì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，無需進(jìn)行預(yù)防性維修。

優(yōu)選的，所述振動(dòng)數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)值e_i為第i個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)值，i＝i₀+1,i₀+2,…,n，n為振動(dòng)數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，i₀為早期過濾采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)；

極差序列時(shí)間敏感性判別依據(jù)包括：

計(jì)算極差：

計(jì)算平均值：

若則該參數(shù)對(duì)時(shí)間不敏感。