[發明專利]旋轉機械沖擊類故障自動診斷方法

有效

• 申請號: 202110594020.6
• 申請日: 2021-05-29
• 公開（公告）號: CN113567123B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 吳亮紅;田勇軍;黃采倫;黃華曦;張金鳳;張鈺杰;戴長城;劉樹立
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045;G01M13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種旋轉機械沖擊類故障自動診斷方法，包括采樣參數確定、數據采集、沖擊譜提取和故障診斷四個部分，用于實現旋轉機械沖擊類故障自動診斷，經固有頻率判據篩選出沖擊類故障，計算出中心頻率和分析帶寬，以此參數為基礎計算出采樣個數，算出適合與旋轉機械特性的采樣率并采集數據，將所采集數據進行濾波、FFT、沖擊譜提取方法以獲得沖擊譜，以沖擊普數據為基礎經過沖擊類故障診斷方法實現對沖擊類故障定性、定量、定位分析和診斷。本發明的有益效果在于：避免了由于硬件共振解調導致的對旋轉機械沖擊類故障診斷應用場景單一問題，拓寬了對沖擊類故障診斷的使用場景，降低了系統設計成本，提高了診斷系統的使用靈活性。

技術領域

本發明屬于旋轉機械故障故障特征提取方法，尤其是一種旋轉機械沖擊類故障自動診斷方法。

背景技術

共振解調技術（DRT—Demodulated?Resonance?Technique）也稱為早期故障探測法（IFD—Incipient?Failure?Detection），是目前應用較為廣泛的一種旋轉機械故障診斷方法。它是利用被測件、傳感器或電路的諧振，將旋轉機械故障沖擊引起的衰減振動放大，從而提高了故障監測的靈敏度；同時，還利用解調技術將旋轉機械故障信息提取出來，通過對解調后的信息作頻譜分析，診斷出旋轉機械故障。共振解調技術最早出現在1974年，美國波音公司發明了這項專利，叫做“共振解調分析系統”，這就是現在的共振解調技術的前身；這種技術對故障信號進行了放大分離，提高了信號的信噪比，在軸承故障的早期，該方法更能體現其優勢所在。與常用的頻譜分析方法、沖擊脈沖技術相比，共同點在于它們都利用了故障點會引起沖擊脈沖這一特點，進步的地方在于共振解調法能夠診斷出故障位置以及嚴重程度，所以這種方法一經問世，就被廣泛使用，并且發展至今，還在很多領域發揮著它無法取代的作用。

傳統的共振解調器是應用壓電、應變等傳感技術檢測旋轉機械因非正常碰撞而產生的沖擊信息，利用電的、機械的或其他的（聲表面波的、聲學的等）硬件諧振器，通過諧振器的共振響應將微弱沖擊信號放大成高頻自由衰減振蕩的共振波形，將其解調處理，從而獲得一種剔除了低頻振動干擾的沖擊包絡信號，最后通過對沖擊包絡信號進行頻譜分析來提取低頻沖擊的信息，以判定旋轉機械故障的存在與程度；其過程如附圖2所示。傳統共振解調器在使用過程中存在如下缺點：（1）必須事先通過沖擊試驗確定被測旋轉機械的高頻共振頻率，以確定共振帶通濾波器的中心頻率；在實際工程中，共振帶通濾波器的選擇對最后診斷結果有決定性影響，共振帶通濾波器設計不好將很容易導致診斷或漏診，為了確定旋轉機械的高頻共振頻率，一般需要進行沖擊試驗，但是對于大多數的用戶來說，由于各種客觀因素的存在，無法進行沖擊試驗，通常憑經驗來設置共振帶通濾波器的中心頻率。（2）共振帶通濾波器的中心頻率和帶寬一般固定不變，對于不同的旋轉機械，其高頻固有振動所處的位置不同并且故障特征頻率也不同，采用固定不變的中心頻率和帶寬會使設計的共振解調器在針對不同的軸承系統時發生失效。（3）對于電共振解調器，其共振帶通濾波器一般采用有源RC濾波電路，其中心頻率和帶寬是通過分立的電阻、電容來設定，受環境溫度、濕度的影響較大，且調試困難、產品一致性差，不適合批量生產與推廣。

發明內容

為了克服上述技術問題，本發明公開了一種旋轉機械沖擊類故障自動診斷方法。