一种基于轴心轨迹形变监测的泵轴健康检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于轴心轨迹形变监测的泵轴健康检测方法，首先采集泵运行的轴振动位移数据，并基于位移数据确定轴心轨迹和轴心位置信息，从而确定轴心轨迹角度分布特征，之后将将轴心轨迹角度分布特征与稳定工况下标定的轴心轨迹角度分布特征基准进行比较，并确定其相似度，最后将相似度与设定的阈值进行比较，基于比较结果进行泵轴健康与否的判断。本发明专利技术的技术方案基于泵轴轴心轨迹的形状变化对泵轴健康进行检测，无须依赖基于人工经验来确定泵的轴心轨迹是否异常，排除了泵的类型、运行环境、运行工况等要素对于轴心轨迹形状的影响，且对于轴心轨迹形状劣变具备高精度和高敏感性，具有一定的推广价值。具有一定的推广价值。具有一定的推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于轴心轨迹形变监测的泵轴健康检测方法


[0001]本专利技术属于泵轴健康领域，具体涉及一种基于轴心轨迹形变监测的泵轴健康检测方法。

技术介绍

[0002]现阶段各类泵运行时处于相对稳定的工况时需要对泵的运行情况进行健康，但实际工作过程中，泵的运行环境复杂，因此无法进行人为实时监控。
[0003]然而泵一旦出现异常问题，会严重影响生产节奏或带来安全隐患，因此实现对泵是否正常运行的实时远程监控就尤为重要；泵体内的泵轴由于长期运行会存在磨损或者不对中等问题，影响泵的运行效率，增加能耗，因此需要对泵轴的运行状态进行监控，并且在泵轴状态与正常状态发生偏离时给出健康预警，能够及早的反应和处理问题，降低运行风险和潜在维护成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种基于轴心轨迹形变监测的泵轴健康检测方法，可以实时识别泵轴的运行状态，作为泵运行维护的重要参考依据。
[0005]本专利技术的第一个方面是提供一种基于轴心轨迹形变监测的泵轴健康检测方法，包括以下步骤：采集泵运行的轴振动位移数据；基于位移数据确定轴心轨迹和轴心位置信息；基于轴心信息确定轴心轨迹角度分布特征；将轴心轨迹角度分布特征与稳定工况下标定的轴心轨迹角度分布特征基准进行比较，并确定其相似度；将相似度与设定的阈值进行比较，基于比较结果进行泵轴健康与否的判断。
[0006]作为一种实施方式，所述确定轴心轨迹和轴心位置信息的过程为：采集α个轴转动周期内的泵轴振动位移数据，将采集的轴振动位移数据进行滤波，得到滤波后的轴振动位移数据V
x
和V
y
，其中V
x
表示X方向位移数据，V
y
表示Y方向位移数据；根据α个轴转动周期内V
x
和V
y
的平均值O
x
和O
y
，确定泵轴轴心：（O
x
，O
y
）。
[0007]作为一种实施方式，所述的确定轴心轨迹角度分布特征的过程为：以确定的轴心位置为原点，将α个轴转动周期内的滤波后的轴振动位移数据均分为m个方向区间，统计每个方向区间内振动轨迹点距离原点的距离的分布直方图作为轴心轨迹角度分布特征，得到共m个距离分布直方图。
[0008]作为一种实施方式，所述m个方向区间的确定方式为：将数据从0至均分为α个区间；
其中，和分别为泵轴振动数据V
x
和V
y
的最大值。
[0009]作为一种实施方式，所述将轴心轨迹角度分布特征与稳定工况下标定的轴心轨迹角度分布特征基准进行比较的过程为：首先获取稳定工况下标定的轴心轨迹角度分布特征基准的m个距离分布直方图；并对实时的轴心轨迹角度分布特征的m个距离分布直方图和征基准的m个距离分布直方图进行归一化处理，得到归一化后的两组直方图：H1=（h
11
,h
12
,...,h
1m
）H2=(h
21
,h
22
,...,h
2m
)h
nm
=（h
nm
(1),h
nm
(2),...,h
nm
(i),...,h
11
(α)）其中，h
1m
和h
2m
均表示为一个直方图，h
nm
(i)为第i个直方图分布区间的频率；确定归一化后的两组直方图之间的相似度，确定实时轴心轨迹角度分布特征与稳定工况下标定的轴心轨迹角度分布特征之间的轴心轨迹相似度。
[0010]作为一种实施方式，所述稳定工况下标定的轴心轨迹角度分布特征基准的m个距离分布直方图的获取过程为：将泵启动后至平稳运行后，每小时流量波动不超过一定波动比例时，从此时取α个轴转动周期内的泵轴振动位移数据，并进行滤波，得到滤波后的轴振动位移数据；根据轴振动位移数据的X方向位移数据和Y方向位移数据的平均值确定此时的泵轴轴心；以确定的轴心位置为原点，将滤波后的轴振动位移数据均分为m个方向区间，统计每个方向区间内振动轨迹点距离原点的距离的分布直方图作为轴心轨迹角度分布特征，得到共m个距离分布直方图，此m个距离分布直方图即为稳定工况下标定的轴心轨迹角度分布特征基准。
[0011]作为一种实施方式，所述轴心轨迹相似度的确定过程为：得到m维的相似度向量S =（s1,s2,...,s
m
）：作为一种实施方式，所述基于比较结果进行泵轴健康与否的判断，具体为：当轴心轨迹相似度低于设定的阈值时，即表示轴心轨迹的形状与泵平稳运行状态时的轴心轨迹发生较大的变化，在工况不变的情况下，泵轴可能出现潜在风险。
[0012]作为一种实施方式，所述阈值设定的过程为：将泵初期平稳运行后的前β个泵轴轴心轨迹分布特征与基准相似度的6
‑
sigma下限作为报警阈值；
其中，为前β个泵轴轴心轨迹分布特征与基准相似度的均值，为前β个泵轴轴心轨迹分布特征与基准相似度的标准差。
[0013]本专利技术与现有技术相比，其显著优点和有益效果在于：（1）本专利技术的泵轴健康检测从轴心轨迹的形状变化出发，采用区间统计和相似度分析的方法，无须依赖基于专家经验来确定泵的轴心轨迹是否异常，排除了泵的类型、运行环境、运行工况等要素对于轴心轨迹形状的影响，且对于轴心轨迹形状劣变具备高精度和高敏感性；（2）本专利技术的技术方案根据泵运行后的稳定工况下的运行情况，可以自适应的调整泵轴的轴心轨迹运行参考标准，实现泵轴的健康检测的自动优化。
[0014]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0015]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0016]图1为本专利技术的基于轴心轨迹形变监测的泵轴健康检测方法步骤流程图。
[0017]图2为本专利技术的实施例中确定的轴心轨迹和轴心位置示意图。
[0018]图3为本专利技术的实施例中确定的轴心轨迹点和分布区间示意图。
[0019]图4为本专利技术的实施例中的轴心轨迹角度分布直方图。
[0020]图5为本专利技术的实施例中确定的稳定工况下标定的轴心轨迹角度分布特征基准分布直方图。
具体实施方式
[0021]容易理解，依据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本专利技术的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本专利技术的全部或者视为对本专利技术技术方案的限制或限定。相反，提供这些实施例的目的是为了使本领域的技术人员更透彻地理解本专利技术。下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于轴心轨迹形变监测的泵轴健康检测方法，其特征在于，包括以下步骤：采集泵运行的轴振动位移数据；基于位移数据确定轴心轨迹和轴心位置信息；基于轴心信息确定轴心轨迹角度分布特征；将轴心轨迹角度分布特征与稳定工况下标定的轴心轨迹角度分布特征基准进行比较，并确定其相似度；将相似度与设定的阈值进行比较，基于比较结果进行泵轴健康与否的判断。2.如权利要求1所述的基于轴心轨迹形变监测的泵轴健康检测方法，其特征在于，所述确定轴心轨迹和轴心位置信息的过程为：采集α个轴转动周期内的泵轴振动位移数据，将采集的轴振动位移数据进行滤波，得到滤波后的轴振动位移数据V
x
和V
y
，其中V
x
表示X方向位移数据，V
y
表示Y方向位移数据；根据α个轴转动周期内V
x
和V
y
的平均值O
x
和O
y
，确定泵轴轴心：（O
x
，O
y
）。3.如权利要求1所述的基于轴心轨迹形变监测的泵轴健康检测方法，其特征在于，所述的确定轴心轨迹角度分布特征的过程为：以确定的轴心位置为原点，将α个轴转动周期内的滤波后的轴振动位移数据均分为m个方向区间，统计每个方向区间内振动轨迹点距离原点的距离的分布直方图作为轴心轨迹角度分布特征，得到共m个距离分布直方图。4.如权利要求3所述的基于轴心轨迹形变监测的泵轴健康检测方法，其特征在于，所述m个方向区间的确定方式为：将数据从0至均分为α个区间；其中，和分别为泵轴振动数据V
x
和V
y
的最大值。5.如权利要求1所述的基于轴心轨迹形变监测的泵轴健康检测方法，其特征在于，所述将轴心轨迹角度分布特征与稳定工况下标定的轴心轨迹角度分布特征基准进行比较的过程为：首先获取稳定工况下标定的轴心轨迹角度分布特征基准的m个距离分布直方图；并对实时的轴心轨迹角度分布特征的m个距离分布直方图和征基准的m个距离分布直方图进行归一化处理，得到归一化后的两组直方图：H1=（h
11
,h
12
,...,h
1m
）H2=(h
21

【专利技术属性】
技术研发人员：王大林，李旭，王磊，
申请(专利权)人：和尘自仪嘉兴科技有限公司，
类型：发明
国别省市：