基于频率分段振动数据采集的设备故障报警方法技术

本发明专利技术公开了一种基于频率分段振动数据采集的设备故障报警方法，本方法首先设定设备振动数据采集的全频段，并将全频段划分为第一、第二、第三和第四频率分段，分别按四个频率分段采集终端数据并设定设备的振动故障报警阈值，第一频率分段采集的振动数据不参与设备故障报警；第二、第三和第四频率分段的振动数据分别反映设备的基频和倍频信号故障特征，并分别表征设备运行不平衡状况、对中状况以及部件松动和磨损状况，第二、第三和第四频率分段的振动数据大于振动故障报警阈值时给出设备故障报警。本方法克服了振动数据全频段采集的缺陷，提高振动数据采集的有效性和针对性，通过对不同频率段的振动数据进行分析实现设备的故障报警，避免误报警。

Equipment fault alarm method based on frequency segmented vibration data acquisition

The invention discloses a method of fault alarm vibration frequency segmentation based on data acquisition, this method first set the whole band vibration data acquisition equipment, and the whole band is divided into first, second, third and fourth frequency segment, vibration fault respectively according to the four frequency segmental acquisition terminal data and setting the alarm threshold, the first step frequency vibration data acquisition is not involved in equipment fault alarm; second, third and fourth vibration data reflect the fundamental frequency and frequency section frequency signal equipment fault feature respectively, and are characterized by the imbalance of equipment operation, and in the loose parts and wear, second, third and fourth vibration data segment is greater than the frequency vibration fault alarm device fault alarm threshold is given. This method overcomes the defects of the whole frequency acquisition of vibration data, improves the effectiveness and pertinence of vibration data acquisition. Through analyzing the vibration data of different frequency segments, it realizes the failure alarm of equipment and avoids false alarm.

【技术实现步骤摘要】
基于频率分段振动数据采集的设备故障报警方法
本专利技术涉及一种基于频率分段振动数据采集的设备故障报警方法。
技术介绍
对于机械设备的故障诊断及报警，目前大多基于设备运行状态的底层数据采集，即传统的设备振动数据大多按照整个振动频率范围内的测量值对被监测设备进行周期采集，而没有基于频率分段的方式获取振动数据，并对被监测设备进行状态监测与诊断。其主要由于设备振动诊断所需要的频率特征会出现在整个频率范围内,对整个频率范围进行信号处理即方便又节约研发成本；而对振动信号进行分频段识别和采集对振动信号的处理,滤波等各方面的要求较高，且分段频率采集的软硬件开发周期、成本均比单一的整个频率范围信号处理来的复杂，同时由于受存储容量、运行速度等硬件资源和数据库管理技术的限制，分段频率采集的数据容量将是原来的多倍，导致一套在线系统的数据容量非常庞大，严重影响系统的运行效率。机械设备的振动频率大都包含各种基频，倍频，固有频率等不同类型的信号，全频段采集的振动数据通常由技术人员通过对设备频率特征的计算在相应的图谱上找到对应的频率点进行分析和细化，系统则在整个频率范围的基础上计算出一个振动报警阈值，该频率点的振动数据超出振动报警阈值则提示设备故障报警，该报警值的主要成分可能是基频引起的，也可能是倍频或固有频率引起的，甚至是低频信号干扰引起的，而系统无法分辨，这样对设备故障报警的真实性和可靠性造成一定的影响，存在误报警的可能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于频率分段振动数据采集的设备故障报警方法，本方法克服了振动数据全频段采集的缺陷，提高了振动数据采集的有效性和针对性，通过对不同频率段的振动数据进行分析实现设备的故障报警，避免误报警。为解决上述技术问题，本专利技术基于频率分段振动数据采集的设备故障报警方法包括如下步骤：步骤一、根据设备运行特征和故障信号特征设定振动数据采集的全频段，以全频段的0.01%～0.5%为第一频率分段，以全频段的0.5%～10%为第二频率分段，以全频段的10%～50%为第三频率分段，以全频段的50%～100%为第四频率分段；步骤二、分别按第一频率分段、第二频率分段、第三频率分段和第四频率分段采集设备运行的振动数据并存储，根据设备运行特征设定振动故障报警阈值；步骤三、第一频率分段采集的振动数据不参与设备故障报警，即使出现采集的振动数据大于振动故障报警阈值也不作设备故障报警；步骤四、第二频率分段的振动数据反映设备的基频信号故障特征，当第二频率分段的振动数据大于振动故障报警阈值时给出设备故障报警，其表征设备运行不平衡的状况；步骤五、第三频率分段的振动数据反映设备的倍频信号故障特征，当第三频率分段的振动数据大于振动故障报警阈值时给出设备故障报警，其表征设备运行的对中状况；步骤六、第四频率分段的振动数据反映设备的倍频信号故障特征，当第四频率分段的振动数据大于振动故障报警阈值时给出设备故障报警，其表征设备运行过程中部件的松动和磨损状况。由于本专利技术基于频率分段振动数据采集的设备故障报警方法采用了上述技术方案，即本方法首先设定设备振动数据采集的全频段，并将全频段划分为第一、第二、第三和第四频率分段，分别按四个频率分段采集终端数据并设定设备的振动故障报警阈值，第一频率分段采集的振动数据不参与设备故障报警；第二、第三和第四频率分段的振动数据分别反映设备的基频和倍频信号故障特征，并分别表征设备运行不平衡状况、对中状况以及部件松动和磨损状况，第二、第三和第四频率分段的振动数据大于振动故障报警阈值时给出设备故障报警。本方法克服了振动数据全频段采集的缺陷，提高了振动数据采集的有效性和针对性，通过对不同频率段的振动数据进行分析实现设备的故障报警，避免误报警。附图说明下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明：图1为本专利技术基于频率分段振动数据采集的设备故障报警方法原理框图；图2为本方法中按频率分段采集的振动数据示意图。具体实施方式实施例如图1所示，本专利技术基于频率分段振动数据采集的设备故障报警方法包括如下步骤：步骤一、根据设备运行特征和故障信号特征设定振动数据采集的全频段，以全频段的0.01%～0.5%为第一频率分段，以全频段的0.5%～10%为第二频率分段，以全频段的10%～50%为第三频率分段，以全频段的50%～100%为第四频率分段；步骤二、分别按第一频率分段、第二频率分段、第三频率分段和第四频率分段采集设备运行的振动数据并存储，根据设备运行特征设定振动故障报警阈值；步骤三、第一频率分段采集的振动数据频率较低,在实际的设备诊断方面没有意义,且主要成分一般以低频干扰为主,所以第一频率段内采集的数据不参与设备故障报警，即使出现采集的振动数据大于振动故障报警阈值也不作设备故障报警；步骤四、第二频率分段的振动数据反映设备的基频信号故障特征或设备低速旋转部件的运行状态，基频振动能量在设备运行不平衡时有较明显的改变，如力不平衡在相位上是稳定的，在一阶临界转速下，失衡引起的振动幅值与速度的平方成正比，表现较高的就是1倍频下的振动频谱，能够在第二频率分段内辨识出准确的1倍频振动频率和幅值，当其振动数据大于振动故障报警阈值时给出设备故障报警，其表征设备运行不平衡的状况；步骤五、第三频率分段的振动数据反映设备的倍频信号故障特征，倍频信号在分析设备故障方面至关重要，如角度不对中问题表现为高的轴向振动及穿过耦合器的180度相位差，典型的会有1倍与2倍的轴向振动，且1倍，2倍，3倍振动占主导地位；通过频率分段可以准确的辨识出此频率分段内存在的频率成分和振动幅值，并且按振动幅值大小进行分类与排序后与故障特征一一对应，可能存在的故障有转轴弯曲、角度不对中、平衡度、不对中、轴承翘起或机械松动等问题，当第三频率分段的振动数据大于振动故障报警阈值时给出设备故障报警，其表征设备运行的对中等状况；步骤六、第四频率分段的振动数据反映设备的倍频信号故障特征，第四频率段内都是高倍频，信号诊断存在高倍频的故障有机械松动、转子磨损、止推轴承磨损等；如：由于机械零部件装配不当引起的机械松动或由轴承套中轴瓦松动、滑动或滚动部件过分的间隙及叶片的松动会引起10倍频的振动信号存在；高频率信号在与基频和低倍频信号对比分析后，可以表征设备运行过程中部件的松动和磨损状况。以齿轮箱的故障报警为例，假设其输入轴转速在3000转，50Hz作为振动基频，8倍频后为400Hz，齿轮箱通过中间齿轮增速后，其输出轴的转速在7200转，振动基频为120Hz，振动数据分析频率用到8倍频，即960Hz（约1000Hz）。一般将频率范围扩大到基频的8倍频后能够覆盖设备的大部分故障特征，因此定义其全频段的频率范围为0-1KHz，全频段以100%量程作为参考标准，并进行4个频率分段的分组振动数据采集，4个频率分段分别为第一频率分段0.1～5Hz、第二频率分段5～100Hz、第三频率分段100～500Hz、第四频率分段500～1000Hz；按频率分段采集的振动数据如图2所示，图中振动数据主要集中在100～500Hz之间，进行分频段振动数据采集后，就能辨识和关联设备的故障类型，并给出可靠的设备报警。第一频率分段为低频部分，振动数据的采集频率低于齿轮箱正常频率，一般对于分析设备故障没有实际意义，用于在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于频率分段振动数据采集的设备故障报警方法，其特征在于本方法包括如下步骤：步骤一、根据设备运行特征和故障信号特征设定振动数据采集的全频段，以全频段的0.01%～0.5%为第一频率分段，以全频段的0.5%～10%为第二频率分段，以全频段的10%～50%为第三频率分段，以全频段的50%～100%为第四频率分段；步骤二、分别按第一频率分段、第二频率分段、第三频率分段和第四频率分段采集设备运行的振动数据并存储，根据设备运行特征设定振动故障报警阈值；步骤三、第一频率分段采集的振动数据不参与设备故障报警，即使出现采集的振动数据大于振动故障报警阈值也不作设备故障报警；步骤四、第二频率分段的振动数据反映设备的基频信号故障特征，当第二频率分段的振动数据大于振动故障报警阈值时给出设备故障报警，其表征设备运行不平衡的状况；步骤五、第三频率分段的振动数据反映设备的倍频信号故障特征，当第三频率分段的振动数据大于振动故障报警阈值时给出设备故障报警，其表征设备运行的对中状况；步骤六、第四频率分段的振动数据反映设备的倍频信号故障特征，当第四频率分段的振动数据大于振动故障报警阈值时给出设备故障报警，其表征设备运行过程中部件的松动和磨损状况。...

【技术特征摘要】
1.一种基于频率分段振动数据采集的设备故障报警方法，其特征在于本方法包括如下步骤：步骤一、根据设备运行特征和故障信号特征设定振动数据采集的全频段，以全频段的0.01%～0.5%为第一频率分段，以全频段的0.5%～10%为第二频率分段，以全频段的10%～50%为第三频率分段，以全频段的50%～100%为第四频率分段；步骤二、分别按第一频率分段、第二频率分段、第三频率分段和第四频率分段采集设备运行的振动数据并存储，根据设备运行特征设定振动故障报警阈值；步骤三、第一频率分段采集的振动数据不参与设备故障报警，即使出现...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓磊，蔡正国，王志浩，罗建达，
申请(专利权)人：上海金艺检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31