一种转子不平衡故障的检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种转子不平衡故障的检测方法及装置。所述包括：采集转子振动信号；根据转子振动信号，提取转子的特征参数并分析每个特征参数对于不平衡量的敏感度，提取出N个敏感的特征参数，作为N个不平衡特征参数；采用最佳拟合方法，对N个不平衡特征参数进行拟合，得到转子的N个不平衡特征参数的N个拟合函数模型；将N个转子不平衡特征参数的数值代入相应的拟合函数模型，计算对应的N个不平衡率；对N个不平衡率取平均值，生成最终的转子不平衡率；将转子不平衡率乘以转子质量，生成转子不平衡量。本发明专利技术使得转子在不停机的情况下即可获知转子的不平衡量，可有效减少停机检测带来的经济损失，同时减少因维护、校正不及时带来的安全隐患。

【技术实现步骤摘要】
一种转子不平衡故障的检测方法及装置
本专利技术涉及机械的检测领域，尤其涉及一种对转子的不平衡故障进行检测的方法及装置，具体的讲是一种在不停机的状态下对转子的不平衡故障进行检测的方法及装置。
技术介绍
在石油和化工企业中，旋转机械的转子出现不平衡故障的几率非常高，约占旋转机械故障的30％以上。转子出现不平衡故障时，将引起整个机器的振动，并产生噪声，加速轴承的磨损，降低机器的寿命，甚至使机器控制失灵，发生严重事故。引起转子不平衡的原因是多方面的，例如转子的结构设计不合理、机械加工质量偏差、装配误差、材质不均匀、动平衡精度差；运行中联轴器相对位置的改变；转子部件缺损等等。为了确知转子是否存在不平衡故障，通常解决方法是将设备停机，用专用检测仪器对转子系统进行不平衡测量。如果不平衡量超标，则需要对其进行维修或校正。但是对设备停机，会使生产中断，严重影响经济效益，因此通常在不平衡故障很严重时才被迫停下来检测，这时就往往错过了最佳的维修和校正时机，增加了维修费用，也给设备安全运行带来了严重的隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种转子不平衡故障的检测方法及装置，用以在不停机的情况下定量评估转子不平衡量。为了达到上述目的，本专利技术实施例提供一种转子不平衡故障的检测方法，包括：采集转子振动信号；根据所述转子振动信号，提取转子的特征参数并分析每个所述特征参数对于不平衡量的敏感度，提取出N个敏感的特征参数，作为转子的N个不平衡特征参数；采用最佳拟合方法，对所述N个不平衡特征参数进行拟合，得到所述转子的N个不平衡特征参数的N个拟合函数模型；将所述N个转子不平衡特征参数的数值代入相应的拟合函数模型，计算对应的N个不平衡率；对所述N个不平衡率取平均值，生成最终的转子不平衡率；对所述转子不平衡率，乘以转子质量，即得到转子不平衡量。为了达到上述目的，本专利技术实施例还提供一种转子不平衡故障的检测装置，包括：转子振动信号采集单元，用于采集转子振动信号；不平衡特征参数提取单元，用于根据所述转子振动信号，提取转子的特征参数并分析每个所述特征参数对于不平衡量的敏感度，提取出N个敏感的特征参数，作为转子的N个不平衡特征参数；拟合单元，用于采用最佳拟合方法，对所述N个不平衡特征参数进行拟合，得到所述转子的N个不平衡特征参数的N个拟合函数模型；不平衡率计算单元，用于将所述N个转子不平衡特征参数的数值代入相应的拟合函数模型，计算对应的N个不平衡率，并对所述N个不平衡率取平均值，生成最终的转子不平衡率；不平衡量计算单元，用于对所述转子不平衡率，乘以转子质量，生成转子不平衡量。本专利技术实施例的转子不平衡故障的检测方法及装置的有益效果是：通过转子的不停机检测，确定转子不平衡的定量估算模型，从而使得转子在不停机的情况下即可获知转子的不平衡量。该方法可以及时地获得转子的平衡状态，为转子的维护、保养和校正提供依据。可以有效地减少停机检测带来的经济损失，同时减少因维护、校正不及时带来的安全隐患。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的转子不平衡故障的检测方法的流程图；图2为本专利技术实施例的转子不平衡故障的检测装置的结构示意图；图3为本专利技术具体实施例的1倍频随配重的变化趋势图；图4为本专利技术具体实施例的0.5倍频随配重的变化趋势图；图5为本专利技术具体实施例的2倍频与3倍频随配重的变化趋势图；图6为本专利技术具体实施例的峰峰值随配重的变化趋势图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种在设备不停机情况下的对转子的不平衡故障进行检测的方法及装置，在设备正常运行中采集转子的振动信号，提取不平衡特征参数，然后用拟合方法挖掘特征参数与不平衡严重程度的函数关系和规律，从而定量估算转子的不平衡量。图1为本专利技术实施例的转子不平衡故障的检测方法的流程图。如图1所示，所述检测方法包括：步骤S101，采集转子振动信号；步骤S102，根据所述转子振动信号，提取转子的特征参数并分析每个所述特征参数对于不平衡量的敏感度，提取出N个敏感的特征参数，作为转子的N个不平衡特征参数；步骤S103，采用最佳拟合方法，对所述N个不平衡特征参数进行拟合，得到所述转子的N个不平衡特征参数的N个拟合函数模型；步骤S104，将所述N个转子不平衡特征参数的数值代入相应的拟合函数模型，计算对应的N个不平衡率；步骤S105，对所述N个不平衡率取平均值，生成最终的转子不平衡率；步骤S106，计算不平衡量，不平衡量＝不平衡率×转子质量。在本实施例的步骤S101中，可以通过振动加速度传感器以及MDES(MachineDiagnosisExpertSystem，机器诊断专家系统)-5数据采集器采集转子振动信号。所述提取的转子的特征参数包括振动信号的时域特征参数和频域特征参数，其中：所述时域特征参数包括绝对值、峰峰值、方差值、有效值、偏斜度和方根幅值；所述频域特征参数包括1倍频幅值、2倍频幅值、3倍频幅值以及半倍频幅值。在本实施例的步骤S102中，分析所述每个特征参数对于不平衡量的敏感度，包括：根据每一特征参数随不平衡量变化的趋势，分析所述每个特征参数对于不平衡量的敏感度。敏感度定义为：指标变化量/不平衡变化量，比值越大，敏感度越高。它是基于实验得出的结果，因为不同特征参数对故障敏感度是不一样的，选择对故障敏感度高的参数会提高故障诊断的准确率，因此通过大量实验模拟最终获得对故障敏感的故障特征。在本实施例的步骤S103中，采用最佳拟合方法对所述N个不平衡特征参数进行拟合，得到所述转子的N个不平衡特征参数的N个拟合函数模型。所谓最佳拟合就是拟合结果能够在实现最大相关的同时还能反映因变量随自变量改变的变化趋势。为使估算结果更加符合设备的实际情况，提出了“不平衡率λ”这一无量纲概念。其拟合步骤如下：步骤1，确定自变量和因变量：将提取出来的不平衡特征参数作为拟合函数模型的自变量，将不平衡量质量与转子质量之比Δ作为拟合函数的因变量步骤2，选定拟合函数模型：一般四阶函数表达式足以表达上述因变量与自变量之间的关系，所以选定λ＝a+b·x+c·x2+d·x3+e·x4为拟合结果的函数模型。式中因变量λ为不平衡率，它与Δ同为无量纲变量。步骤3，拟合函数模型中系数的求解：用编程软件(1stOpt)编写曲线拟合程序代码；选定1stOpt软件中的共轭梯度法作为求取待定系数的方法；将Δ作为因变量、第1个特征参量为自变量代入程序代码中，获得系数a1、b1、c1、d1、e1，再代入拟合函数模型中，得到λ1＝a1+b1·x+c1·x2+d1·x3+e1·x4；同理，将Δ作为因变量、第i个特征参量为自变量代入到程序代码中，得到λi＝ai+bi·x+ci·x2+di·x3+e本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转子不平衡故障的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：采集转子振动信号；根据所述转子振动信号，提取转子的特征参数并分析每个所述特征参数对于不平衡量的敏感度，提取出N个敏感的特征参数，作为转子的N个不平衡特征参数；采用最佳拟合方法，对所述N个不平衡特征参数进行拟合，得到所述转子的N个不平衡特征参数的N个拟合函数模型；将所述N个转子不平衡特征参数的数值代入相应的拟合函数模型，计算对应的N个不平衡率；对所述N个不平衡率取平均值，生成最终的转子不平衡率；对所述转子不平衡率，乘以转子质量，生成转子不平衡量。

【技术特征摘要】
1.一种转子不平衡故障的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：采集转子振动信号；根据所述转子振动信号，提取转子的特征参数并分析每个所述特征参数对于不平衡量的敏感度，提取出N个敏感的特征参数，作为转子的N个不平衡特征参数；采用最佳拟合方法，对所述N个不平衡特征参数进行拟合，得到所述转子的N个不平衡特征参数的N个拟合函数模型；将所述N个转子不平衡特征参数的数值代入相应的拟合函数模型，计算对应的N个不平衡率；对所述N个不平衡率取平均值，生成最终的转子不平衡率；对所述转子不平衡率，乘以转子质量，生成转子不平衡量。2.根据权利要求1所述的转子不平衡故障的检测方法，其特征在于，所述采集转子振动信号通过振动加速度传感器以及MDES-5数据采集器进行采集。3.根据权利要求1所述的转子不平衡故障的检测方法，其特征在于，所述提取的转子的特征参数包括振动信号的时域特征参数和频域特征参数，其中：所述时域特征参数包括绝对值、峰峰值、方差值、有效值、偏斜度和方根幅值；所述频域特征参数包括1倍频幅值、2倍频幅值、3倍频幅值以及半倍频幅值。4.根据权利要求1所述的转子不平衡故障的检测方法，其特征在于，分析所述每个特征参数对于不平衡量的敏感度，包括：根据每一特征参数随不平衡量变化的趋势，分析所述每个特征参数对于不平衡量的敏感度。5.根据权利要求1所述的转子不平衡故障的检测方法，其特征在于，采用最佳拟合方法，对所述N个不平衡特征参数进行拟合，得到所述转子的N个不平衡特征参数的N个拟合函数模型，包括：步骤1，确定自变量和因变量：将所述不平衡特征参数作为所述拟合函数模型的自变量，将不平衡量质量与转子质量之比Δ作为拟合函数的因变量步骤2，选定拟合函数模型：一般四阶函数表达式足以表达所述因变量与自变量之间的关系，所以选定λ＝a＋b·x＋c·x2＋d·x3＋e·x4为拟合结果的函数模型，式中因变量λ为所述不平衡率，它与Δ同为无量纲变量；步骤3，拟合函数模型中系数的求解：用编程软件1stOpt编写曲线拟合程序代码；选定1stOpt软件中的共轭梯度法作为求取待定系数的方法；将Δ作为因变量、将第1个特征参数作为自变量代入程序代码中，获得系数a1、b1、c1、d1、e1，再代入拟合函数模型中，得到λ1＝a1+b1·x＋c1·x2＋d1·x3＋e1·x4；同理，将Δ作为因变量、将第i个特征参数作为自变量代入到程序代码中，得到λi＝ai＋bi·x＋ci·x2＋di·x3＋ei·x4；最终获得全部的拟合函数模型。6.根据权利要求5所述的转子不平衡故障的检测方法，其特征在于，将所述N个转子不平衡特征参数的数值代入相应的拟合函数模型，计算对应的N个不平衡率，包括：将提取的特征参数分别代入相应的拟合函数式，计算出对应的λ1,λ2,……,λN，并对所述N个不平衡率取平均值，生成最终的转子不平衡率λ＝(λ1＋λ2＋……+λN)/N。7.根据权利要求6所述的转子不平衡故障的检测方法，其特征在于，对所述转子不平衡率，乘以转子质量，生成转子不平衡量：不平衡量＝λ×转子质量。8.一种转子不平衡故障的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：转子振动信号采集单元，用于采集转子振动信号；不平衡...

【专利技术属性】
技术研发人员：段礼祥，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11