[發明專利]一種熱軋工作輥實時剩余壽命的預測方法及其系統

在審

• 申請號: 202211005656.3
• 申請日: 2022-08-22
• 公開（公告）號: CN115392019A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 宋守許;徐瑞;蔚辰;李想
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18;G06F119/04;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務所(普通合伙) 34144
• 代理人: 方榮肖

本發明涉及一種熱軋工作輥實時剩余壽命的預測方法及其系統。該熱軋工作輥實時剩余壽命的預測方法首先通過對待預測軋輥的原始電渦流信號序列進行采集，采用時頻分析方法提取出用于表征軋輥性能退化的特征參數，進而根據特征參數建立特征參數數據集。然后結合特征參數數據集構建出求解后的軋輥剩余壽命的概率密度函數，將軋輥的運行時間作為輸入，根據構建的軋輥性能退化評估模型對軋輥剩余壽命進行實時預測。該預測方法在無損渦流信號的基礎上，采用時頻域特征提取方法，有效地抑制了噪聲對特征值的影響，保留了信號中的有效信息，并且基于特征值的退化軌跡，利用Wiener過程的剩余壽命預估模型對軋輥剩余壽命實時預測，同時對軋輥的工作狀態影響較小。

技術領域

本發明涉及軋輥維護技術領域，特別是涉及一種熱軋工作輥實時剩余壽命的預測方法及其系統。

背景技術

軋輥是軋機上使金屬產生連續塑性變形的主要工作部件和工具。軋輥在運行過程中，不僅會受到軋制品的軋制力，像一些熱軋工作輥還會受到熱疲勞、熱應力和化學腐蝕等多種因素的影響，使得軋輥在工作后往往會出現表面裂紋、磨損和氧化等問題，嚴重的還會導致軋輥失效。因此，為了保證軋機工作效率，減少頻繁地停機進行檢查維護，通過對軋輥的健康狀態監測，確定軋輥運行時的健康狀況，同時預測剩余使用壽命，為軋輥的主動維護提供可靠依據，進而最大程度上避免故障的發生和停機停產事故損失，發揮出設備的潛在能力，也便于決策者制定維修時機。

傳統的剩余壽命預測方法在分析設備退化過程時需要大量的數據進行支撐，對于軋輥而言，會受到試驗成本、技術條件和時間成本等多方面因素制約，采集大量軋輥的失效數據耗時過長、投入資金較大，很難獲得充足的失效數據，因此，傳統的剩余壽命預測方法不適用于軋輥。

目前，軋輥的剩余壽命預測多是在軋輥停機時通過一定的檢測手段對其進行預測，難以做到在不影響軋輥工作狀態的條件下，對軋輥進行實時的剩余壽命預測，從而難以及時地為軋輥修磨或更換提供依據。有技術人員開發了一種預測系統，需要再探頭和軋輥之間添加耦合劑，此種技術對軋輥實時的工作狀態影響較大，且僅對軋輥內部缺陷進行探傷，對于軋輥表面和近表面的性能退化的探測效果較差。

發明內容

基于此，有必要針對現有技術中難以在不影響熱軋工作輥工作狀態的條件下，對熱軋工作輥的實時剩余壽命進行精準預測的技術問題，本發明提供一種熱軋工作輥實時剩余壽命的預測方法及其系統。

本發明公開一種熱軋工作輥實時剩余壽命的預測方法，其包括以下步驟：

一、建立特征參數數據集

采集一個待預測軋輥表面的原始電渦流信號序列，并采用時頻分析方法提取出用于表征所述軋輥性能退化的特征參數，進而根據所述特征參數建立所述特征參數數據集。其中，所述原始渦流信號序列包括初始的未運行脈沖渦流信號以及實時的運行脈沖渦流信號。所述特征參數包括軋輥表面的裂紋特征、氧化特征以及磨損特征。

二、構建軋輥性能退化評估模型

(1).根據所述軋輥的當前工作狀態，確定軋輥失效時的特征值閾值ω，基于Wiener過程并引入所述特征值閾值ω，以建立軋輥剩余壽命的概率密度函數：

式中，t表示設備壽命達到的時刻。k表示當前時刻軋輥已經運行的轉數。T表示壽命。f_Tk(t)為所述軋輥剩余壽命的概率密度函數，且該概率密度函數在時刻t_k下的未知參數表示為a表示漂移參數，且漂移參數a設定為服從均值為μ_a且方差為的正態分布。σ表示擴散參數。

(2).根據所述特征參數數據集將時刻t_k及其歷史時刻的特征參數作為輸入，求取在時刻t_k下的未知參數Θ_k。