[发明专利]滚动轴承的故障诊断方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械故障监测技术领域，尤其涉及一种滚动轴承的故障诊断方法及装 置。

背景技术

在工业应用中，滚动轴承是易损部件，也是关键的监测部件，由此，就需要对其进 行故障诊断。以风力发电机组的滚动轴承为例，由于直驱风力发电机主轴转速较低，使得滚 动轴承的故障特征频率处于较低的频段，早期的故障特征较微弱。另外，由于风速变化较 大，风力发电机一般都是在变转速工况下工作，这增大了滚动轴承故障诊断的难度。

阶次分析技术是解决变转速工况下滚动轴承故障诊断的常用方法。具体来说，就 是利用转速信号对原信号进行等角度重采样，将非平稳信号转化为角域平稳信号进行处 理，将频谱转换为阶次谱，消除了变转速的影响。常见的阶次分析方法有硬件阶次分析、计 算阶次分析和基于瞬时频率估计的阶次分析方法。

然而，上述方法具有以下不足之处：首先硬件阶次和计算阶次摆脱不了硬件的依 赖；其次，常见的基于瞬时频率估计方法，需要人为设定搜峰曲线，人为干扰因素过大，同时 对于变转速微弱早期故障无法实现准确的特征提取，进而使得故障诊断的准确度较低。

发明内容

本发明实施例的目的在于，提供一种滚动轴承的故障诊断方法及装置，以实现自 动、快速地确定最佳阶次分量，从而为滚动轴承的故障诊断提供依据，提高故障诊断的准确 度，避免人为因素的干扰。

为实现上述发明目的，本发明的实施例提供了一种滚动轴承的故障诊断方法。所 述方法包括：采集滚动轴承的振动信号，求取所述振动信号的时频谱；根据时频谱确定所述 振动信号的最佳阶次分量；根据所述最佳阶次分量对所述振动信号进行角度重采样得到角 域信号；对所述角域信号进行包络分析，确定滚动轴承的故障部位；确定最佳阶次分量包 括：设定等效转频范围，从所述时频谱上搜索出所有的阶次分量；计算所述阶次分量的阶次 能量，并根据所述等效转频范围确定最佳阶次分量。

本发明的实施例还提供了一种滚动轴承的故障诊断装置。所述装置包括：信号采 集及时频谱求取模块，用于采集滚动轴承的振动信号，求取所述振动信号的时频谱；阶次分 量确定模块，用于根据时频谱确定所述振动信号的最佳阶次分量；角度重采样模块，用于根 据所述最佳阶次分量对所述振动信号进行角度重采样得到角域信号；故障诊断模块，用于 对所述角域信号进行包络分析，确定滚动轴承的故障部位；阶次分量确定模块包括：转频设 定及分量搜索单元，用于设定等效转频范围，从所述时频谱上搜索出所有的阶次分量；能量 计算及分量确定单元，用于计算所述阶次分量的阶次能量，并根据所述等效转频范围确定 最佳阶次分量。

本发明实施例提供的滚动轴承的故障诊断方法及装置，通过设定等效转频范围， 从时频谱上搜索出所有的阶次分量，进一步计算阶次分量的阶次能量，并根据等效转频范 围确定最佳阶次分量。实现了自动、快速地确定最佳阶次分量，从而为滚动轴承的故障诊断 提供依据，提高了故障诊断的准确度，避免了人为因素的干扰。

附图说明

图1为本发明实施例一的滚动轴承的故障诊断方法的流程示意图；

图2为滚动轴承的仿真振动信号的波形图；

图3为采用本发明实施例一的滚动轴承的故障诊断方法的仿真振动信号的时频 图；

图4为采用本发明实施例一的滚动轴承的故障诊断方法的仿真振动信号的最佳阶 次时频图；

图5为采用本发明实施例一的滚动轴承的故障诊断方法的仿真振动信号的窄带包 络阶次谱图；

图6为采用常规包络分析方法的仿真振动信号的包络谱图；

图7为风力发电机滚动轴承的实测振动信号的波形图；

图8为采用本发明实施例一的滚动轴承的故障诊断方法的实测振动信号的时频图

图9为采用本发明实施例一的滚动轴承的故障诊断方法的实测振动信号的最佳阶 次时频图；

图10为采用本发明实施例一的滚动轴承的故障诊断方法的实测振动信号的窄带 包络阶次谱图；

图11为采用常规包络分析方法的实测振动信号的包络谱图；

图12为本发明实施例二的滚动轴承的故障诊断装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例滚动轴承的故障诊断方法及装置进行详细描述。

实施例一