[发明专利]一种岸桥起升减速箱停机散热模型构建与健康状态快速划分的方法

说明书

本发明披露一种岸桥起升减速箱停机散热模型构建与健康状态快速划分的方法。首先进行温度数据采集，通过判断影响减速箱散热的因素来构建停机散热温度物理模型，再以建立的物理模型为依据，对采集并经预处理的散热数据进行数据拟合，得出减速箱停机散热温度数学模型与散热规律，最后将减速箱停机散热的初始温度作为判断其健康状态的特征值进行提取，通过绘制初始温度的变化趋势图，将减速箱快速划分为健康、亚健康、故障三种健康状态。本发明在停机状态下建立散热模型，相比于工作状态时影响因素少，较为简单，单独对停机状态下的减速箱散热进行研究，并不改变工作状态下散热系统，并为工作状态下的减速箱散热系统的状态研究提供指导意义。

技术领域

本发明属于岸边集装箱起重机健康状态识别技术领域，具体来说，涉及一种岸桥起升减速箱停机散热模型的构建及其健康状态快速划分的方法。

背景技术

随着我国经济实力快速增长，港口贸易高速发展，我国已成为世界上港口最多，集装箱吞吐量最大的国家，作为大型集装箱港口装卸设备的岸边集装箱起重机(简称岸桥)在促进港口发展的过程中扮演着极其重要的角色。起升机构是岸桥的重要组成部分之一，通常岸桥工作环境恶劣，起升减速箱工作频率高、负载重，会产生大量热量，如果热量得不到良好散发，会使减速箱的温度升高，故障、损坏现象会随之出现，这将会缩短减速箱的使用寿命，进而影响岸桥正常工作，带来不可估量的经济损失。因此，研究起升减速箱散热规律，并快速判断健康状态，对提升岸桥安全监测水平具有重要意义。

目前，对减速箱散热规律已有了一定的研究，大多是通过热网络法或有限元法来建立减速箱的稳态温度场分布模型，而对于减速箱非稳态的温度场，即减速箱温度随着时间的变化而时刻发生变化的温度模型构建与分析则很少有研究，现场情况不同于实验理想情况，在现场的减速箱的温度场是非稳态的，实测数据也是随着时间的变化而改变的，则研究稳态温度场的热网络法及有限元法并不适用于现场减速箱健康状态的研究。

实现减速箱健康状态划分的基础是对反映减速箱健康状态的特征的提取，目前的研究大多是基于提取振动信号的特征来完成减速箱的健康状态划分，基于实测温度信号的减速箱健康状态划分目前还没有研究。

发明内容

针对上述现状与相关技术存在的问题，本发明提出了基于温度信号的一种岸桥起升减速箱停机散热温度模型的构建及其健康状态快速划分的方法，通过构建起升减速箱的停机散热温度模型找出影响减速箱散热的因素，并且得出散热规律；通过判断起升减速箱停机散热的初始温度高低对其进行健康、亚健康、故障三种健康状态的快速划分，从而提升岸桥安全监测水平，并为后续工作研究人员制定减速箱的故障诊断及维修保养方案提供参考依据。

采集数据使用的温度传感器的类型为PT100，信号采样频率为2500Hz，采样间隔为8s，采样时间为0.8s。每次采集2000个点，处理时间约为3s，采用边采集边计算2000个点温度的平均值作为实时温度数据进行储存。

对平台采集的温度数据进行预处理：提取停机散热温度数据、去异常点、去除量化误差。

结合传热学原理及减速箱停机散热机理，找出减速箱停机散热的影响因素：润滑油油量、初始温度、环境温度，以此建立起升减速箱停机散热温度的物理模型。

在不超过额定油量时，减速箱温度与润滑油量成负相关，即油量越多，吸收的热量越多，减速箱的温度下降越快。但润滑油量越多、吸收的热量越多时，油温会升高，导致粘度减小、流动性增加，进而增加润滑油的泄漏机率，使整个润滑系统油压减小，引起润滑油成膜性能变差，导致减速箱内部构件发生接触磨损，最终使得减速箱频繁发生故障。

经过相同时间，初始温度低的减速箱温度变化率比初始温度高的小，即初始温度越高，减速箱温度下降趋势越大。这可能受冷却风扇的调节作用，当温度较高时，风扇会增大自身功率来加快散热的速率。

减速箱温度与环境温度成负相关，即环境温度越高，从减速箱散失到空气中的热量就越小，减速箱温度下降的速率就越慢。