[发明专利]一种振动筛故障特征提取方法和故障监控系统

说明书

一种振动筛故障特征提取方法和故障监控系统，包括如下步骤：1)采集振动筛故障特征的加速度信号；2)选取加速度信号的偏态因素、峰态因素、裕度、峰值以提取时域特征量，及通过离散小波变换对加速度信号进行三层小波分解以提取频域特征量；3)利用基于主成分分析和支持向量机的故障诊断模型对提取的时域特征量和频域特征量进行分析计算模型诊断率。本发明具有自动监测的功能，方便生产者使用和维护，能有效降低生产成本，提高产生效率，为企业获取良好的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别是一种振动筛故障特征提取方法和故障监控系统。

背景技术

振动筛是利用激振器的激振力产生往复运动而工作的一种筛分设备。近年来，其越来越成为石矿业发展中必不可少的重要设备，甚至对于社会经济行业的发展都产生着至关重要的作用。然而，工作过程中其主要结构的零部件长时间承受着交变载荷，设备结构的损伤是不可避免的。另外振动筛工作环境恶劣，时常被安置在户外，不易检修，一旦振动筛工作时出现了故障，必然会对企业造成巨大的经济损失。通常情况下，企业都是在振动筛出现故障之后，才开始着手对设备进行检修，像筛网断裂、弹簧失效等显而易见的故障，可以更换相关零配件来维修，而更严重的故障如筛网横摆严重、出料口断裂等故障，难以排除，不易查出故障的原因。振动筛故障诊断还只是停留在传统意义上的人工的故障诊断方法，一般是利用工人的丰富经验通过感官器官进行“望，闻，问，切”的故障处理方法，而没有一种专门的设备或仪器来针对振动筛进行系统的故障诊断。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种实现自动监测的功能，方便生产者使用和维护，能有效降低生产成本，提高产生效率的振动筛故障特征提取方法和故障监控系统。

本发明采用如下技术方案：

一种振动筛故障特征提取方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)采集振动筛故障特征的加速度信号；

2)选取加速度信号的偏态因素、峰态因素、裕度、峰值以提取时域特征量，及通过离散小波变换对加速度信号进行三层小波分解以提取频域特征量；

3)利用基于主成分分析和支持向量机的故障诊断模型对提取的时域特征量和频域特征量进行分析计算模型诊断率。

优选的，所述偏态因素为加速度信号的三阶累积量；所述峰态因素为信号的四阶累积量；所述裕度为用于检测机械设备的磨损情况；所述峰值为用于检测信号中是否存在冲击的统计指标。

优选的，所述对加速度信号进行三层小波分解包括选择db5小波进行3层分解，提取d3层小波系数，把d3层小波系数分成60个区间，即时间窗为0.5s，计算这些区间的局部能量E。

优选的，将振动筛空间上Z方向的d3层系数局部能量E作为主要故障识别特征，其他方向作为辅助故障识别特征。

优选的，所述基于主成分分析和支持向量机的故障诊断模型间接选取影响权重最大的所述局部能量E。

一种振动筛故障监控系统，包括振动筛，其特征在于：还包括加速度传感器、AD数据采集装置、ADC模数转换装置、DSP处理器和LCD显示模块；该加速度传感器安装于振动筛上以检测加速度信号；该AD数据采集装置输入端与加速度传感器相连以采集加速度信号；该ADC模数转换装置与AD数据采集装置的输出端相连以将模拟信号转换成数字信号；该DSP处理器与ADC模数转换装置和LCD显示模块相连以提取的时域特征量和频域特征量，及利用基于主成分分析和支持向量机的故障诊断模型对提取的特征进行分析计算模型诊断率。

优选的，所述加速度传感器为三轴加速度传感器，内装剪切陶瓷压电晶体片。

优选的，所述AD数据采集装置能对加速度传感器进行软件可选式集成电路压电式信号调理，并提供2mA的激励电流。