[发明专利]一种水力式升船机同步轴扭矩测试故障诊断方法

说明书

本发明涉及一种水力式升船机同步轴扭矩测试故障诊断方法，包括升船机同步轴扭矩测试和升船机同步轴故障诊断方法。升船机同步轴扭矩测试由同步轴系统监测点处的应力传感器捕捉承受的扭力，输出的差动微电压信号通过感应线圈发射无线数据信号；无线拾取感应器接收无线数据信号传输给调制解调模进行调制；然后进入PLC系统进行模数转换后输出。升船机同步轴故障诊断方法是利用神经网络算法构建并训练扭矩预测模型；基于同步轴扭矩测试数据构建扭矩变化趋势预测曲线；通过提取相应特征与故障库内特征指标进行比对，判定系统是否产生故障及故障类型。本方法提高了测试精度，缩短了测试周期，能实际指导升船机故障排查与维修，保证升船机的正常运行。

技术领域

本发明属于水运通航保障技术领域，具体涉及一种水力式升船机同步轴扭矩测试故障诊断方法。

背景技术

景洪水力式升船机是中国原创水力式升船机的首次成功应用，是一种具有独立知识产权的新型升船机，极大地推动了世界升船机领域的技术进步发展。景洪水力式升船机是钢丝绳通过多个卷筒形成吊点，并与承船厢相联后利用水的势能与机械能之间的转化，驱动浮筒进行升降动作从而带动承船厢升降运行。为保证卷筒之间转动的同步与承船厢的平稳运行，在各个卷筒之间布置同步轴系统。当承船厢发生倾斜时，将会对卷筒内部转矩产生影响，各个卷筒之间便会出现转矩差。而位于卷筒之间的同步轴系统利用自身刚度以抗衡转矩差，使卷筒不至于发生相对转动，从而保持各个卷筒之间的同步运动，使承船厢平稳运行。

在水力式升船机运行使用过程中，由于使用不当或各种意外因素，将不可避免的出现意外工况，使水力式升船机同步轴系统承受较大扭矩。若发生扭矩变化过大，超过同步轴系统刚度或疲劳强度极限值时，同步轴可能发生故障导致升船机停机甚至其他严重故障。因此监测升船机同步轴系统扭矩变化，进而对发生故障进行诊断、排除故障隐患成为保证升船机安全的至关重要环节。目前现有技术中对于水力式升船机同步轴系统扭矩的测试采用的是离线状态测试，这种方法存在以下不足：

（1）测试时需要人工测量，测量时人员、设备、测试方法不统一会产生系统误差，且人工测试精度不高、周期长，影响升船机的正常运行；

（2）不能实时在线监测同步轴系统扭矩的变化，且不能对数据结果进行深度分析，不利于升船机安全可靠运行；

（3）只能基于实测数据分析，不能根据实测数据及预测模型分别进行处理、预测、诊断。

（4）测试覆盖性不全，可靠性低，最终导致测试结果可信度低，不能实际指导升船机故障排查与维修，进而造成经济损失。因此，有必要对现有技术加以改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种水力式升船机同步轴扭矩测试故障诊断方法，从而实际指导升船机故障排查与维修，避免造成经济损失。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种水力式升船机同步轴扭矩测试故障诊断方法，包括升船机同步轴扭矩测试和升船机同步轴故障诊断方法；

所述升船机同步轴扭矩测试包括步骤：

S11，每个同步轴监测点布置应力传感器，捕捉同步轴承受扭力并输出差动微电压信号，通过无线传输系统进行编码，并发射信号；

S12，无线拾取感应器进行无线数据信号接收，并传输给调制解调模块，调制解调模块进行调制输出标准4~20mA电流信号；

S13，电流信号通过电缆连接到电流隔离模块，随后输出至PLC系统进行模数转换，得到的数字数据量化成为扭矩数据；

所述的升船机同步轴故障诊断方法包括步骤：

S21，对升船机同步轴扭矩历史数据进行模态分解，获取扭矩信号直流分量；

S22，构建滑动窗口，求取滑动窗口内的信息熵Θ，确定信息熵Θ预设信息熵有效起始阈值r的第一点作为同步轴动作起始点；

S23，利用神经网络算法构建并训练扭矩预测模型，并利用实际升船机历史运行数据进行校验；