冶金传动机构局域损伤振动包络信号获取及评估方法技术

本发明专利技术涉及结构部件的振动测试及评估技术领域，具体涉及一种冶金传动机构局域损伤振动包络信号获取及评估方法。该方法获取齿轮箱振动信号的包络信息，在时序上分析齿轮箱的包络信息、音频信息和温度信息的波动特征，构建特征矩阵。基于特征矩阵对齿轮箱进行分组，获得多个齿轮箱组。根据每个齿轮箱组内的振动特征变化序列训练对应的CEEMD

【技术实现步骤摘要】
冶金传动机构局域损伤振动包络信号获取及评估方法


[0001]本专利技术涉及结构部件的振动测试及评估
，具体涉及一种冶金传动机构局域损伤振动包络信号获取及评估方法。

技术介绍

[0002]在冶金领域中完成一系列连续铸钢工艺的设备叫做连铸成套设备，由浇钢设备、连铸机本体设备、切割区域设备、引锭杆收集及输送设备的机电液一体化构成了连铸成套设备的核心部位设备。连铸成套设备为多种设备组合的成套设备，因此在连续铸钢工艺中存在数量较多规模较大的传动机构。传动机构由多个机械结构组成，因为存在大量机械结构，因此随着传动机构的运行，很容易在运行过程中因为机械振动引起机械故障，尤其是传动机构中的多种齿轮箱，机械振动很难人工发觉，如果不及时对振动信号进行获取并评估，就会导致忽略振动引发的问题，导致齿轮箱中的齿轮发生不可逆的磨损，即传动机构产生局域损伤，进而影响整体工艺。
[0003]因为冶金的传动机构规模较大，齿轮箱的种类较多，每种齿轮箱的振动信号的变化趋势不同，同种齿轮箱不同工况下的振动信号变化趋势也不同，如果直接对每个齿轮箱的实时振动信号进行包络分析无法及时评估出异常齿轮箱，若不及时对异常齿轮箱进行维护更换，则会造成工艺成本增加，影响工艺效率。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种冶金传动机构局域损伤振动包络信号获取及评估方法，所采用的技术方案具体如下：本专利技术提出一种冶金传动机构局域损伤振动包络信号获取及评估方法，所述方法包括：采集冶金传动机构每个齿轮箱的振动信号、音频信息和温度信息；对所述振动信号包络处理，获得多种包络信息；根据预设采样频率获得每种包络信息的包络信息序列；根据所述包络信息序列中相邻元素之间的差异和元素均值获得波动频率因子；根据所述包络信息序列中的元素极差和元素均值获得波动幅度因子；根据所述采样频率获得音频信息序列和温度信息序列，根据所述音频信息序列的波动幅度和波动频率获得第一波动性因子，获得所述温度信息序列的第二波动性因子；结合相同采样时间段内的多种所述波动频率因子、多种所述波动频率因子、所述第一波动性因子和所述第二波动性因子，获得特征向量；连续采样时间段内的所述特征向量构成特征矩阵；根据所述特征矩阵对多个齿轮箱进行分组，获得多个齿轮箱组；提取所述特征矩阵的振动特征，获得所述齿轮箱组内每个齿轮箱时序上的振动特征变化序列；将每个所述齿轮箱组中的所述振动特征变化序列作为训练数据，根据所述训练数据获得CEEMD
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GRU信
息预测网络；根据对应的所述CEEMD
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GRU信息预测网络预测待评估齿轮箱的未来振动特征变化序列，根据所述未来振动特征变化序列中元素的大小和元素位置判断所述待评估齿轮箱是否存在异常。
[0005]进一步地，所述对所述振动信号包络处理，获得多种包络信息包括：对所述振动信号进行模数转换、频谱转换、带通滤波和加速度包络处理后获得所述包络信息，所述包络信息包括振动加速度、振动速度和加速度包络值。
[0006]进一步地，所述根据所述包络信息序列中相邻元素之间的差异和元素均值获得波动频率因子包括：根据波动频率因子公式获得所述波动频率因子，所述波动频率因子公式包括：其中，为所述波动频率因子，为所述包络信息序列中的元素均值，为所述包络信息序列中第个元素值，为所述包络信息序列中的元素数量，为绝对值函数。
[0007]进一步地，所述根据所述包络信息序列中的元素极差和元素均值获得波动幅度因子包括：获得所述包络信息序列中最大元素值与元素均值的元素值差异，以所述包络信息序列的元素极差与所述元素值差异的比值作为所述波动幅度因子。
[0008]进一步地，所述根据所述音频信息序列的波动幅度和波动频率获得第一波动性因子包括：根据第一波动性因子公式获得所述第一波动性因子，所述第一波动性因子公式包括：其中，为所述第一波动性因子，为所述音频信息序列的元素均值，为所述音频信息序列的元素方差，为所述音频信息序列中的元素数量，为所述音频信息序列中第个元素。
[0009]进一步地，所述根据所述特征矩阵对多个齿轮箱进行分组，获得多个齿轮箱组包括：以所述特征矩阵作为研究样本，利用量子聚类算法对所述研究样本进行聚类，获得多个聚类簇，每个所述聚类簇对应一个所述齿轮箱组。
[0010]进一步地，所述提取所述特征矩阵的振动特征，获得所述齿轮箱组内每个齿轮箱时序上的振动特征变化序列包括：
将所述特征矩阵根据时序分割为多个相同尺寸的行列式；获得所述行列式的行列值，以所述行列值的绝对值作为所述振动特征，将所述振动特征根据时序排列，获得所述振动特征变化序列。
[0011]进一步地，所述根据对应的所述CEEMD
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GRU信息预测网络预测待评估齿轮箱的未来振动特征变化序列包括：获得所述待评估齿轮箱的实时特征矩阵与实时振动特征变化序列，将所述实时特征矩阵与每个所述齿轮箱组的中心样本的所述特征矩阵匹配，获得所述待评估齿轮箱对应的最匹配齿轮箱组；将所述待评估齿轮箱的所述实时振动特征变化序列输入所述最匹配齿轮箱组对应的所述CEEMD
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GRU信息预测网络中，获得所述未来振动特征变化序列。
[0012]进一步地，所述根据所述未来振动特征变化序列中元素的大小和元素位置判断所述待评估齿轮箱是否存在异常包括：若所述未来振动特征变化序列中存在某个元素大于预设特征阈值，则获得该元素的时序位置，根据所述时序位置获得异常时间点，若所述异常时间点到实时时间点之间的时间段小于预设时间长度阈值，则认为所述待评估齿轮箱存在异常。
[0013]本专利技术具有如下有益效果：本专利技术实施例对齿轮箱的振动信号进行包络处理获得多种包络信息，同时根据音频信息和温度信息用于表现齿轮箱受到振动影响当前的状态。通过对信息数据在时序上的处理，获得每个齿轮箱随着时间变化的特征，构建参考性强的特征矩阵并对齿轮箱进行分组，获得多个齿轮箱组。将齿轮箱进行分组分析能够提高齿轮箱的评估效率，并且利用每个齿轮箱组内振动特征变化信息训练CEEMD
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GRU信息预测网络，保证了训练数据的丰富度。通过CEEMD
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GRU信息预测网络能够预测出未来时刻待评估齿轮箱的未来振动特征变化序列，进而根据未来振动特征变化序列中的元素值和时序位置评估待评估齿轮箱是否存在异常。本专利技术实施例通过信息预测手段，能够根据振动特征变化的趋势，及时判断出异常齿轮箱，方便了对异常齿轮箱的维护与更换，实现了对传动机构中局域损伤的检测与维护预警。
附图说明
[0014]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和优点，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的介绍，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它附图。
[0015]图1为本专利技术一个实施例所提供的一种冶金传动机构局域损伤振动包络信号获取及评估方法流程图。
具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冶金传动机构局域损伤振动包络信号获取及评估方法，其特征在于，所述方法包括：采集冶金传动机构每个齿轮箱的振动信号、音频信息和温度信息；对所述振动信号包络处理，获得多种包络信息；根据预设采样频率获得每种包络信息的包络信息序列；根据所述包络信息序列中相邻元素之间的差异和元素均值获得波动频率因子；根据所述包络信息序列中的元素极差和元素均值获得波动幅度因子；根据所述采样频率获得音频信息序列和温度信息序列，根据所述音频信息序列的波动幅度和波动频率获得第一波动性因子，获得所述温度信息序列的第二波动性因子；结合相同采样时间段内的多种所述波动频率因子、多种所述波动频率因子、所述第一波动性因子和所述第二波动性因子，获得特征向量；连续采样时间段内的所述特征向量构成特征矩阵；根据所述特征矩阵对多个齿轮箱进行分组，获得多个齿轮箱组；提取所述特征矩阵的振动特征，获得所述齿轮箱组内每个齿轮箱时序上的振动特征变化序列；将每个所述齿轮箱组中的所述振动特征变化序列作为训练数据，根据所述训练数据获得CEEMD
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GRU信息预测网络；根据对应的所述CEEMD
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GRU信息预测网络预测待评估齿轮箱的未来振动特征变化序列，根据所述未来振动特征变化序列中元素的大小和元素位置判断所述待评估齿轮箱是否存在异常。2.根据权利要求1所述的一种冶金传动机构局域损伤振动包络信号获取及评估方法，其特征在于，所述对所述振动信号包络处理，获得多种包络信息包括：对所述振动信号进行模数转换、频谱转换、带通滤波和加速度包络处理后获得所述包络信息，所述包络信息包括振动加速度、振动速度和加速度包络值。3.根据权利要求1所述的一种冶金传动机构局域损伤振动包络信号获取及评估方法，其特征在于，所述根据所述包络信息序列中相邻元素之间的差异和元素均值获得波动频率因子包括：根据波动频率因子公式获得所述波动频率因子，所述波动频率因子公式包括：其中，为所述波动频率因子，为所述包络信息序列中的元素均值，为所述包络信息序列中第个元素值，为所述包络信息序列中的元素数量，为绝对值函数。4.根据权利要求1所述的一种冶金传动机构局域损伤振动包络信号获取及评估方法，其特征在于，所述根据所述包络信息序列中的元素极差和元素均值获得波动幅度因子包括：获得所述包络信息序列中最大元素值与元素均值的元素值差异，以所述包络信息序列...

【专利技术属性】
技术研发人员：江冰倩，路伟，
申请(专利权)人：江苏东控自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：