[發明專利]一種基于振動信號的機械設備故障預警方法和系統

在審

• 申請號: 202110769370.1
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113551927A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 許偉斌;張成康;蔡勝龍;袁海崗;章藝
• 申請（專利權）人: 廣州賽意信息科技股份有限公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01H17/00
• 代理公司: 廣州容大知識產權代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

本發明實施例提供一種基于振動信號的機械設備故障預警方法和系統，通過振動信號提取振動加速度數據、振動速度時域數據和振動位移時域數據，以對振動加速度數據、振動速度時域數據和振動位移時域數據進行時域分析，得到振動信號中隨時間變化的時域指標，以這些時域指標作為故障特征數據進行故障預警，可以更深度的解析機械設備的振動信號，進而在故障發生初期就能夠進行故障預警。

技術領域

本發明實施例涉及故障預警技術領域，尤其涉及一種基于振動信號的機械設備故障預警方法和系統。

背景技術

隨著企業設備管理的現代化，如何使設備連續、可靠、安全、高效地運轉以適應現代企業管理的要求，顯得尤為重要。現代工業的特點是生產設備大型化、連續化、高速化和自動化。它在提高生產率、降低成本、節約能源和人力、減少廢品率、保證產品質量等方面有很大的優勢，但由于機械設備發生故障而停工造成的損失以及維修費用也大幅度增加。許多發達國家在故障診斷技術尚未形成之前都有很多血的教訓和巨額花費。國內目前很多企業還仍處在計劃維修體制階段，或者實施了狀態監測但因沒有可靠的技術人員支持導致半途而廢，與企業現代管理相矛盾。國內、外實踐表明，對設備實施有效的狀態監測和故障診斷是保證生產的重要手段。

監測機械設備狀態的手段雖然很多，但實踐證明，振動信號監測是一種易于實現而又可靠的辦法。設備振動信號是設備狀態信息的載體，它蘊含了豐富的設備異常或故障的信息，而振動水平是設備運行狀態好壞的重要標志。振動測試是設備狀態信號采集的基本測試手段。對振動信號的檢測能夠獲得設備狀態的有效信息，對它的分析則是設備診斷領域中一個被廣泛采用的方法。因此，對機械設備振動信號進行監測和分析，為判斷設備是否正常運行、是否存在潛在故障以及預測故障發展趨勢等提供了十分有效的手段。

目前大多數機械設備故障預警是通過設置振動監測數據閾值實現的，也就是超過正常值時報警，推送相應的報警信息。事實上，當監測數據達到報警值時，設備已經出現故障了，無法做到提前預知和報警。

發明內容

本發明實施例提供一種基于振動信號的機械設備故障預警方法和系統，以解決現有技術中根據振動監測數據閾值進行機械設備故障預警，當監測數據達到報警值時，設備已經出現故障了，無法做到提前預知和報警的問題。

第一方面，本發明實施例提供一種基于振動信號的機械設備故障預警方法，包括：

步驟S1、基于待分析設備的振動信號提取振動加速度數據；

步驟S2、基于所述振動加速度數據確定所述待分析設備的振動速度時域數據和振動位移時域數據；

步驟S3、對所述振動加速度數據、所述振動速度時域數據和所述振動位移時域數據進行時域分析，得到所述振動信號中隨時間變化的時域指標；

步驟S4、以所述時域指標作為故障特征數據，將所述故障特征數據輸入至已訓練好的故障預警模型中，以確定設備故障狀態。

作為優選的，所述步驟S1具體包括：

設定采集時間間隔、采集頻率和采集時長，基于振動傳感器采集機械設備運行時的振動信號。

作為優選的，所述步驟S2具體包括：

對所述振動加速度數據進行去除直流分量零均值化處理，并通過傅里葉變換將所述振動加速度數據從時域轉換為頻域；

對所述振動加速度數據在頻域內進行一次積分計算得到振動速度頻域數據并過濾低頻信號，將所述振動速度頻域數據通過傅里葉逆變換轉換為振動速度時域數據；

對所述振動加速度數據在頻域內進行二次積分計算得到振動位移頻域數據并過濾低頻信號，將所述振動位移頻域數據通過傅里葉逆變換轉換為振動位移時域數據。