旋转机械的不对中故障检测方法及其检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种旋转机械的不对中故障检测方法及其检测系统，方法包括以下步骤：测量旋转机械的输入端转频ω

The detection method and system of misalignment fault of rotating machinery

The invention discloses a centering fault detection method and a detection system of a rotating machine, the method comprises the following steps: measuring the rotation frequency \u03c9 of the input end of the rotating machine

【技术实现步骤摘要】
旋转机械的不对中故障检测方法及其检测系统
本专利技术属于旋转机械传动系统
，特别是一种旋转机械的不对中故障检测方法及其检测系统。
技术介绍
大型旋转机械如航空发动机，燃气轮机，风力发电机等广泛应用于航空航天，能源动力等多个重要的工业领域。这类大型旋转机械的核心是传动系统，其结构复杂，工作环境恶劣，极易发生故障。统计显示：旋转机械不对中故障占传动系统故障的60％以上。不对中故障主要体现在传动系统的联轴器不对中故障。传统的故障诊断方法可以通过振动信号判断出不对中故障，但是检测不对中类型和不对中量的大小仍然需要停机人工检测，所需时间长，造成的经济损失较大。因此需要研究在线检测诊断不对中故障的方法。其中通过在联轴器两侧的输入输出轴轴承附近布置振动传感器测点获取振动信号并进行在线分析，可以实时在线检测不对中类型，为后续维修节约了宝贵的时间，减少了停机时间，节约了维护成本。在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种旋转机械的不对中故障检测方法及其检测系统，简化了检测需求，提供了旋转机械传动系统不对中故障的在线监测，保证设备的安全运行、减少非计划停机时间，避免恶性事故的发生，提高经济和社会效益。可以对旋转机械传动系统的维护、检修计划的安排调整给出指导性建议。本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现，一种旋转机械的不对中故障检测方法包括以下步骤：第一步骤中，测量旋转机械的输入端转频ωs以及输入端轴承的轴向和径向振动信号x(t)；第二步骤中，基于所述转频ωs以及输入端轴承的轴向和径向振动信号x(t)进行数据处理得到滤波后的信号y(t)以及基于滤波后的信号y(t)频谱处理得到频谱幅值指标，其中，y(t)＝x(t)*h(t)，其中，sinc为正弦基函数，t为采样时间，τ0为时延，ω为频率，j为y(t)为滤波后的信号，ωc为低通截止频率；|Y(ω)|为频谱；为相位谱；Y1为1倍频幅值，Y1＝max(|Y(ω)|)，|ω-ωs|＜1；Y2为2倍频幅值，Y2＝max(|Y(ω)|)，|ω-2ωs|＜1；T为频谱幅值指标，T＝Y2/Y1；第三步骤中，通过第二步骤得到轴向频谱幅值指标TZ和径向频谱幅值指标TJ，当轴向振动信号的频幅值指标TZ小于第一预定值，径向振动信号的频幅值指标TJ小于第二预定值，确定旋转机械正常对中，当轴向振动信号的频幅值指标TZ大于第一预定值和/或径向振动信号的频幅值指标TJ大于第二预定值，确定发生不对中故障。所述的方法中，第三步骤中，轴向振动信号的频幅值指标TZ小于第一预定值，径向振动信号的频幅值指标TJ大于第二预定值，确定发生平行不对中故障。所述的方法中，第三步骤中，轴向振动信号的频幅值指标TZ大于第一预定值，径向振动信号的频幅值指标TJ大于第二预定值，且TZ＜2TJ，确定发生角度不对中故障。所述的方法中，第三步骤中，轴向振动信号的频幅值指标TZ大于第一预定值，径向振动信号的频幅值指标TZ大于第二预定值，且TZ≥2TJ，确定发生混合不对中故障。所述的方法中，第三步骤中，所述第一预定值等于所述第二预定值。所述的方法中，第三步骤中，所述第一预定值和所述第二预定值均为0.02。所述的方法中，第一步骤中，使用转速传感器对输入端转频ωs进行测量；使用加速度传感器对输入端轴承的轴向和径向振动信号x(t)进行测量。所述的方法中，第一步骤中，采样频率10kHz；振动频率分析阈值不超过500Hz。根据本专利技术的另一方面，一种实施所述的旋转机械的不对中故障检测方法的检测系统包括，旋转机械，其包括输出端、联轴器和输入端，所述联轴器分别连接输出端和输入端，所述输入端经由轴承支撑；检测单元，其包括用于测量旋转机械的输入端转频ωs的第一检测传感器以及测量输入端轴承的轴向和径向振动信号x(t)的第二检测传感器，处理单元，其连接所述检测单元，其包括，滤波单元，其基于所述述转频ωs以及输入端轴承的轴向和径向振动信号x(t)生成滤波后的信号y(t)，频谱计算单元，基于所述信号y(t)得到轴向频谱幅值指标TZ和径向频谱幅值指标TJ，其中，响应于轴向振动信号的频幅值指标TZ小于第一预定值，径向振动信号的频幅值指标TJ小于第二预定值，处理单元生成旋转机械正常对中结果，响应于轴向振动信号的频幅值指标TZ大于第一预定值和/或径向振动信号的频幅值指标TJ大于第二预定值，处理单元生成发生不对中故障结果，其中，响应于轴向振动信号的频幅值指标TZ小于第一预定值，径向振动信号的频幅值指标TJ大于第二预定值，处理单元生成发生平行不对中故障结果，响应于轴向振动信号的频幅值指标TZ大于第一预定值，径向振动信号的频幅值指标TJ大于第二预定值，且TZ＜2TJ，处理单元生成发生角度不对中故障结果，响应于轴向振动信号的频幅值指标TZ大于第一预定值，径向振动信号的频幅值指标TJ大于第二预定值，且TZ≥2TJ，处理单元生成发生混合不对中故障结果。所述的检测系统中，第一检测传感器包括转速传感器，第二检测传感器包括加速度传感器，处理单元无线连接移动终端，所述移动终端包括电脑、手机、手环、大屏幕和云服务器。和现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术针对传动系统中联轴器振动信号的特性研究选取了不对中故障诊断及分类的评估参量，经过大量实验分析、计算统计，评估参量选取了合适的阈值，对旋转机械传动系统的不对中故障监测给出了理论指导，通过分析振动信号的频谱诊断出了不对中故障，通过对比轴向和径向频谱，提出了频谱的幅值指标并以此区分了不对中故障的类型，通过使用该方法诊断并识别了不对中故障类型，为旋转机械设备的维护、检修计划的安排调整给出指导性建议，减少非计划停机时间、提高设备的经济效益与社会效益，本方法计算简便、快捷，便于工程实际应用。附图说明通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本专利技术各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：图1是根据本专利技术一个实施例的旋转机械的不对中故障检测方法的步骤示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的实施旋转机械的不对中故障检测方法的检测系统的结构示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的实施旋转机械的不对中故障检测方法的检测系统的传感器的测点分布示意图；图4(a)、图4(b)是根据本专利技术一个实施例的实施旋转机械的不对中故障检测方法的检测系统检测的0.2mm平行不对中轴向、径向振动信号时域图；图5(a)、图5(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转机械的不对中故障检测方法，所述方法包括以下步骤：/n第一步骤(S1)中，测量旋转机械的输入端转频ω

【技术特征摘要】
1.一种旋转机械的不对中故障检测方法，所述方法包括以下步骤：
第一步骤(S1)中，测量旋转机械的输入端转频ωs以及输入端轴承的轴向和径向振动信号x(t)；
第二步骤(S2)中，基于所述转频ωs以及输入端轴承的轴向和径向振动信号x(t)进行数据处理得到滤波后的信号y(t)以及基于滤波后的信号y(t)频谱处理得到频谱幅值指标，其中，y(t)＝x(t)*h(t)，其中，sinc为正弦基函数，t为采样时间，τ0为时延，ω为频率，j为y(t)为滤波后的信号，ωc为低通截止频率；|Y(ω)|为频谱；为相位谱；Y1为1倍频幅值，Y1＝max(|Y(ω)|)，|ω-ωs|＜1；Y2为2倍频幅值，Y2＝max(|Y(ω)|)，|ω-2ωs|＜1；T为频谱幅值指标，T＝Y2/Y1；
第三步骤(S3)中，通过第二步骤得到轴向频谱幅值指标TZ和径向频谱幅值指标TJ，当轴向振动信号的频幅值指标TZ小于第一预定值，径向振动信号的频幅值指标TJ小于第二预定值，确定旋转机械正常对中；当轴向振动信号的频幅值指标TZ大于第一预定值和/或径向振动信号的频幅值指标TJ大于第二预定值，确定发生不对中故障。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，第三步骤(S3)中，轴向振动信号的频幅值指标TZ小于第一预定值，径向振动信号的频幅值指标TJ大于第二预定值，确定发生平行不对中故障。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，第三步骤(S3)中，轴向振动信号的频幅值指标TZ大于第一预定值，径向振动信号的频幅值指标TJ大于第二预定值，且TZ＜2TJ，确定发生角度不对中故障。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，第三步骤(S3)中，轴向振动信号的频幅值指标TZ大于第一预定值，径向振动信号的频幅值指标TZ大于第二预定值，且TZ≥2TJ，确定发生混合不对中故障。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，第三步骤(S3)中，所述第一预定值等于所述第二预定值。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，第三步骤(S3)中，所述第一预定值和所述第二预定值均为0.02。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭艳婕，李浩琪，陈雪峰，张兴武，田绍华，王诗彬，吴淑明，赵志斌，王增坤，杨立娟，翟智，刘一龙，耿佳，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61