[发明专利]一种大型旋转机械运行状态故障诊断系统及方法

权利要求书

1.一种大型旋转机械运行状态故障诊断系统，其特征在于，包括数据采集模块、振动特征提取模块、振动特征分类模块、故障概率计算模块和故障诊断模块；

所述数据采集模块用于获取大型旋转机械当前运行时间的振动数据；

所述振动特征提取模块用于通过数据采集模块采集到的振动数据提取多种振动特征，所述振动特征包括波形特征、频率特征、轴心轨迹特征、一倍频相位特征、一倍频轴心轨迹长短轴比值特征、工艺参数相关性特征、齿轮啮合特征和振动稳定性特征；

所述振动特征分类模块用于将振动特征提取模块得到的每种振动特征通过分类规则进行分类，得到对应的振动子特征；

所述故障概率计算模块用于预设多种故障类型，根据振动特征分类模块得到的所有振动子特征计算不同故障类型下的故障概率；

所述故障诊断模块用于根据故障概率计算模块的计算结果进行判定，判定故障概率大于40％所对应的故障类型为大型旋转机械当前的运行故障。

2.如权利要求1所述的大型旋转机械运行状态故障诊断系统，其特征在于，所述振动数据包括大型旋转机械当前运行时间的振幅、频率、相位、旋转轴轴心位置和转速。

3.如权利要求1所述的大型旋转机械运行状态故障诊断系统，其特征在于，所述振动特征提取模块包括波形特征提取子模块、频率特征提取子模块、轴心轨迹特征提取子模块、一倍频相位特征提取子模块、一倍频轴心轨迹长短轴比值特征提取子模块、工艺参数相关性特征提取子模块、齿轮啮合特征提取子模块和振动稳定性特征提取子模块，其中，所述工艺参数相关性特征提取子模块用于获取振动发生时同步变化的工艺量与振动的相关性，所述工艺量包括速度、压力、温度和流量；所述振动稳定性特征提取子模块用于根据当前运行时间内的振动数据，每10个周期获得一次振动幅值最高值与最低值之差△A。

4.如权利要求3所述的大型旋转机械运行状态故障诊断系统，其特征在于，所述振动特征分类模块包括波形特征分类子模块、频率特征分类子模块、轴心轨迹特征分类子模块、一倍频相位特征分类子模块、一倍频轴心轨迹长短轴比值特征分类子模块、工艺参数相关性特征分类子模块、齿轮啮合特征分类子模块和振动稳定性特征分类子模块；

所述波形特征分类子模块中的振动子特征包括光滑正弦波、畸变正弦波、低频成分正弦波、毛刺明显的正弦波和包含削波的正弦波；

所述频率特征分类子模块的分类规则为：

(1)如果一倍频≥通频值的70％，则判定为没有其他频率振动，频率特征的振动子特征为一倍频；

(2)如果一倍频＜通频值的70％，则判定包含其他频率成分的振动并进行其他频率成分判决；

(21)如果二倍频值小于5um时，忽略二倍频，否则，频率特征的振动子特征包含二倍频；

(22)如果高倍频值小于3um时，忽略高倍频，否则，频率特征的振动子特征包含高倍频；

(23)如果低频值小于3um时，忽略低频，否则，频率特征的振动子特征包含低频；

所述轴心轨迹特征分类子模块中的振动子特征包括光滑椭圆、“8”字形、香蕉形、双环套、部分区域接近直线和杂乱无章；

所述一倍频相位特征分类子模块中的振动子特征包括稳定、突变后稳定、渐变和非临界转速处振动异常；

一倍频轴心轨迹长短轴比值特征分类子模块的分类规则为：如果一倍频轴心轨迹长短轴比值μ≤1.5，则振动子特征为比值较小；如果μ＞2，则振动子特征为比值较大；如果1.5＜μ≤2，则振动子特征为比值居中；

所述工艺参数相关性特征分类子模块的分类规则为：

如果振动发生变化时，工艺量也有同步变化现象的次数占振动变化次数的50％以上，则振动子特征为该工艺量与振动相关性明显；如果工艺量有同步变化现象的次数占到振动变化次数的阈值20％至50％之间，则振动子特征为该工艺量对振动有影响；如果工艺量有同步变化现象的次数占到振动变化次数的阈值20％以下，则振动子特征为该工艺量与振动无关；

所述振动稳定性特征分类子模块的分类规则为：如果△A≤5um，则振动趋势平滑；如果振动趋势平滑，振动的平均值在一小时内变化幅度3um，则振动子特征为振动平稳；如果振动平均值持续上升且变化超过了3um，则振动子特征为缓慢上升，如果振动平均值持续上升且变化超过了10um，则振动子特征为急剧上升；如果5um＜△A≤10um，则振动子特征为轻微波动；如果△A＞10um，则振动子特征为剧烈波动。