[发明专利]一种基于结构分析的风机齿轮箱振动传感器配置方法

权利要求书

1.一种基于结构分析的风机齿轮箱振动传感器配置方法，其特征在于，包括以下步骤：1)分析齿轮箱系统组成结构；风机齿轮箱常采用的结构有一级行星两级平行、两级行星一级平行、单级行星、两级行星、一级行星一级平行几种；首先确定待配置传感器齿轮箱属于哪种结构，然后对齿轮箱各组成部分进行详细定义；2)构建齿轮箱系统动态模型；用齿轮箱系统的一组动力方程E来表示其动态模型；在基于模型的风机齿轮箱故障诊断中，齿轮箱动力模型的研究是比较深入与广泛的，可选取已有的精度与准确度均表现良好的模型，或自行建模完成；得到模型后，要对模型中各方程进行标号，分析它涉及了哪些参数，并剖析哪些参数是已知的，哪些是未知，未知参数中哪些是根据实际情况不可测量量，哪些是可测量量；传感器安装即从可测量参数中来选择，选定安装传感器的参数成为已知变量，未选定安装传感器的未知参数为未知变量；3)应用结构分析方法进行齿轮箱传感器配置。

2.根据权利要求1所述的传感器配置方法，其特征在于，所述结构分析方法的基本原理为：设已用一组方程E来表示齿轮箱系统动态模型，在结构分析方法中，称模型中的方程为基本关系，方程组称为关系集R；找出关系集R中所有变量的集合Z，并分为已知变量集合K与未知变量集合X两类；将关系集R中的各个关系与齿轮箱系统的各个组件对应起来，构成系统的结构模型，以一个矩阵来表示，称为结构矩阵；结构矩阵中的行对应于关系集R中的各个关系，第一列为与此关系对应的组件，其它列对应于关系中的变量；若关系r_i包含变量x_j，则对应项记为“×”，否则空白；齿轮箱模型即表示为由关系集合R＝{r₁，…，r_m}与变量集合Z＝{K∪X}组成的结构模型；将结构模型中的关系R与变量Z视为两类顶点，若关系r_i中含有变量z_j，则称顶点r_i与z_j间存在一条边(r_i，z_j)，则结构模型可表示为顶点{R，Z}与边集A_Z构成的二元结构图。

3.根据权利要求2所述的传感器配置方法，其特征在于，所述的二元结构图，将R与Z作为顶点，在R与Z间建立边的集合A_Z，关系r_i中含有变量z_j，则系统结构模型可表示为一个二元结构图G(R，Z，A_z)；设边a属于A_Z，则它位于R中的顶点记为r(a)，位于Z中的顶点记为z(a)，则a＝(r(a)，z(a))

设P(E)是给定集合E的子集，进行如下的定义：

Q：P(R)→P(Z)，即Q表示子集R中包含的变量的集合，是Z的子集；

R→Q(R)={zj|∃ri∈R,(ri,zj)∈AZ},]]>即R→Q(R)表示关系R中的变量；

若R⁰是R的一个子集，称(R⁰，Q(R⁰))是一个子系统；

设Q(R)＝Q_K(R)∪Q_X(R)，Q_K(R)表示Q(R)中已知变量的子集(即为K)，Q_X(R)表示Q(R)中未知变量的子集(即为X)；

满足下面形式的子系统是可监测的：

T(R，Q(R))＝(R′，Q(R′))，且即子系统中的所有变量都可用已知变量来代替；可监测子系统中的未知变量均可由已知变量经过计算得到；若此子系统中包含所有的未知变量，则整个系统为可监测系统，系统中除可监测子系统外的关系也为可解的，这些关系在求解未知变量时没有用到，所以称为冗余关系；由于冗余关系中所有变量均为已知，所以若冗余关系成立，说明系统处于正常运行情况下；若冗余关系不成立，则说明某个或某几个变量值是错误的，通过分析变量值来自于哪个部件，可得到故障部件；因此通过分析冗余关系，能够进行系统组件的故障预测。