[发明专利]一种旋转机械振动特性评价指标工况敏感度分析方法有效

专利信息
申请号: 202010817611.0 申请日: 2020-08-14
公开(公告)号: CN111947929B 公开(公告)日: 2022-07-29
发明(设计)人: 周建民;陈超;涂文兵;尹洪妍 申请(专利权)人: 华东交通大学
主分类号: G01M13/045 分类号: G01M13/045
代理公司: 南昌金轩知识产权代理有限公司 36129 代理人: 余鹏锦
地址: 330013 江西省南*** 国省代码: 江西;36
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摘要:
搜索关键词: 一种 旋转 机械振动 特性 评价 指标 工况 敏感度 分析 方法
【说明书】:

发明公开了一种旋转机械振动特性评价指标工况敏感度分析方法,包括下列步骤:通过对旋转机械的振动信号采集,进行检测后获取到旋转机械的振动信号;对其提取评价指标值时域特征指标、评语特征指标与时频域特征指标,采取控制变量法不同类型工况,例如载荷与转速对评价指标进行整理分类;应用多项式拟合法对分类的评价指标拟合,并判断多项式拟合法的最高项次数,对仅有单一工况不同的评价指标拟合曲线应用插值法,得到仅随该工况变化的评价指标变化规律。重复上述步骤,得到其随不同工况变化的评价指标趋势规律;基于上述得到的规律,采用线性相减法,剔除工况对评价指标的影响,获得去工况影响下的评价指标值。

技术领域

本发明涉及一种旋转机械振动特性评价指标工况敏感度分析方法,属于机械产品质量可靠性评估与故障诊断技术领域。

背景技术

旋转机械设备在机械行业中扮演者非常重要的角色。但因为在制造、安装、工作环境与长时间疲劳使用等一系列因素导致旋转机械发生故障,进而引发较大的工程事故。为尽量减少这一现象发生,需要对旋转机械进行故障诊断,常用故障诊断思路会从旋转机械工作时产生的振动与噪声中深入研究,但实际在机械系统工作中往往会产生很多的噪声,容易与旋转机械产生的噪声混淆,故大多数研究者倾向于研究旋转机械工作时产生的振动。

旋转机械的振动可以通过传感器测得,但获取的振动信号含有其它连接部件振动产生的干扰信号,无法直观的看出旋转机械的振动情况,故需要从测得的振动信号提取评价指标值,用于判断旋转机械是否发生故障。而实际测得的旋转机械振动信号中,不仅含有其它连接部件振动产生的干扰信号,还会因为工况变化而产生振动信号幅值的变化,即由振动信号提取的评价指标值中含有因为工况变化而改变的量值,这会对旋转机械的故障诊断产生一定的影响。

目前对于探究旋转机械评价指标与工况之间的关系较少。王柏杨等通过仿真构建立了一组轴承振动信号,分析了各时域指标对转速与故障程度的敏感度,但其使用各指标的数值直接进行敏感度判断,没有分析具体的单个评价指标其随工况变化的敏感度。Singh等通过经验模态分解获得了振动信号的均方根值、峰值等一系列评价指标的分解值,并将其作为故障识别的有效参数,虽然考虑到了滚动轴承在不同载荷与转速的情况,但没有分析各评价指标随工况变化的敏感度与变化趋势。刘若晨等通过静电监测方法对不同故障大小的滚动轴承进行了检验,得出了静电感应方法可用于实时监测轴承的故障程度,但其直接把实验得出的评价指标按照线性关系来模拟,不具有普适性。

以上均没有具体且科学地探究旋转机械振动信号评价指标与工况之间的敏感度关系,而实际旋转机械工作时,工况会发生改变,进而产生影响评价指标值变化的工况因素,为剔除这一影响,需要清楚评价指标与工况之间的关系。故旋转机械振动特征评价指标与工况的敏感度关系的研究刻不容缓。

发明内容

本发明的目的是为了研究评价指标与工况之间敏感度关系,提出了一种旋转机械振动特性评价指标工况敏感度分析方法,用于在探究评价指标与工况之间的关系的同时,并获得去工况影响下的评价指标值,提高旋转机械故障诊断的精确性。

实现上述目的的一种方法是:一种旋转机械振动特性评价指标工况敏感度分析方法,包括下列步骤:

通过基于所述已判断准确性的旋转机械振动信号,提取评价指标值(时域特征指标、频域特征指标与时频域特征指标);采取控制变量法(不同类型工况,例如载荷或转速等)对评价指标进行整理分组;应用多项式拟合法对已分组的评价指标拟合,并判断多项式拟合法中最高项的次数,进而获取到一组仅随一种工况变化的拟合趋势公式,对该组趋势公式应用插值法整合,得到一种仅随该工况变化的评价指标趋势变化公式,重复上述步骤,得到评价指标随其它工况变化的趋势变化公式,运用线性相减获得去工况因素下的评价指标值。

进一步的,对旋转机械振动信号进行采集与检测:

当旋转机械开始工作时,对其产生的振动信号进行检测与采集。

再进一步的,提取旋转机械振动信号的评价指标:

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