本发明专利技术提供了一种基于游标卡尺原理的设备振动频率扫描方法及装置。其中，基于游标卡尺原理的设备振动频率扫描方法，包括：获取设备的转速范围、振动频谱和各部件间的传动系数：基于转速范围，确定对振动频谱进行扫描时的游标扫描范围；基于游标扫描范围、振动频谱和传动系数，确定在游标扫描范围内各位置处各部件分别对应的第一特征频率；基于在游标扫描范围内各位置处各部件分别对应的第一特征频率，分别计算各位置处能量窄带的总能量值；基于各位置处能量窄带的总能量值，分别确定设备中各部件的第二特征频率，第二特征频率即为部件的目标特征频率。通过本发明专利技术，可以准确获取设备振动特征频率，提高故障诊断分析可靠性。提高故障诊断分析可靠性。提高故障诊断分析可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于游标卡尺原理的设备振动频率扫描方法及装置
[0001]本专利技术实施例涉及信号分析领域，尤其涉及一种基于游标卡尺原理的设备振动频率扫描方法及装置。
技术介绍
[0002]基于故障机理的计算机自动诊断技术主要依靠设备特征振动频率与各种典型故障之间的独特关联性开展模式识别，精准的设备转速对于振动频率定位与故障诊断至关重要。旋转机械设备的绝大多数振动频率，除某些固有频率、电流频率50Hz外，均与转速成正比关系，如：齿轮啮合频率GMF＝齿轮齿数*齿轮所在轴转速/60、叶片通过频率VPF＝叶片数量*叶轮所在轴转速/60、电磁通过频率RBPF＝绕组槽楔数量*转子转速/60，转速单位为转/分钟rpm。若给定转速不准确，设备特征振动频率计算必然会产生偏差，相应特征频率倍频的偏差将会被成倍放大，直接影响故障诊断输出结论正确性，导致计算机“漏诊”或“误诊”。
[0003]当定速设备负载等工况发生变化或变频设备变速运转时，同时监测的设备振动信号中与转频相关的特征振动频率也同步跟随变化。因采集定义参数设置区别，振动信号种类不同、长短不一(通常0
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10s不等)，从外部转速计方式获取的转速信息往往难以与该时程振动信号完美匹配。另外，工业现场可能不具备安装附加硬件获取转速条件或已有转速计突发损坏，导致通过外接方式即时获取现场转速失败。因此，振动监测与故障自诊断技术迫切需要从振动信号自身提取精准的设备振动频率，为进一步自动分析诊断提供可靠数据支撑。
[0004]对于直接对转速进行计算获取设备振动频率导致的振动特征频率偏差问题，现有的解决方法有以下三个：
[0005]1.在可能特征频率范围，采用频谱校正降低频谱能量泄露，如能量重心校正法、比值校正法等，突破最小频率间隔限制，计算位于相邻谱线间的转频插值。该方法的前提是只存在一个特征频率，对于特征频率种类较多的复杂信号，特征频率存在被湮没、误判的风险。
[0006]2.利用短时傅利叶变换STFT、连续小波变换CWT、希尔伯特变换Hilbert等信号处理方法提取实时特征频率。该方法会存在受限于时域分辨率与频域分辨率相互矛盾或复杂信号噪声干扰不可避免的问题。
[0007]3.利用特征频率与各自高阶倍频的正整数倍固有关系，结合关键谱线幅值大小特征，逐步扫描逼近真实特征频率。该方法与人工借助振动分析软件手动操纵频谱的“倍频”、“边频”光标功能类同，由于光标功能相对独立，无法形成多种类型光标联动搜索规模，即多个“倍频”光标与多个“边频”光标同步变位搜索，可能会造成顾此失彼效应，导致扫描逼近程度不佳。
技术实现思路
[0008]为准确获取设备振动频率，提高故障诊断分析可靠性，本专利技术提出了一种基于游
标卡尺原理的设备振动频率扫描方法及装置。
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种基于游标卡尺原理的设备振动频率扫描方法，该方法包括：
[0010]获取设备的转速范围、振动频谱和各部件间的传动系数：
[0011]基于转速范围，确定对振动频谱进行扫描时的游标扫描范围；
[0012]基于游标扫描范围、振动频谱和传动系数，确定在游标扫描范围内各位置处各部件分别对应的第一特征频率；
[0013]基于在游标扫描范围内各位置处各部件分别对应的第一特征频率，分别计算各位置处能量窄带的总能量值；
[0014]基于各位置处能量窄带的总能量值，分别确定设备中各部件的第二特征频率，第二特征频率即为部件的目标特征频率。
[0015]本专利技术实施例提供的基于游标卡尺原理的设备振动频率扫描方法，是在确定对振动频谱进行扫描时的游标扫描范围后，分别计算各位置处能量窄带的总能量值，根据各位置处的总能量值确定用于故障识别的第二特征频率，由于振动频谱能量主要聚集在各部件的特征频率处，因此根据总能量值确定的第二特征频率更准确，又由于本专利技术实施例中是在确定振动频谱的游标扫描范围后，结合游标扫描范围内的多个位置处的总能量值确定得到最终的第二特征频率，避免了因设备转速获取不准确而导致计算特征频率时的误差，本专利技术实施例提供的方案对于转速获取的容错率较高。
[0016]相比于短时傅里叶变换STFT、连续小波变换CWT、Hilbert变换等方法，本专利技术实施例中游标扫描范围内相邻位置间隔仅与频率分辨率有关，不存在时域分辨率与频域分辨率矛盾对立影响。同时，通过本专利技术实施例得到的各部件的目标特征频率是通过传动系数确定的，确定振动频谱上的最终位置后，即可得到该位置对应的某一部件的目标特征频率，相应的其他部件的目标特征频率根据传动系数也可获得，相比采用相对独立的“倍频”、“边频”光标扫描结合幅值大小判断的逼近方法，通过各部件的目标特征频率传动系数间的联动关系，结合能量窄带的总能量值确定各目标特征频率，可以更加准确获取设备各部件的振动特征频率，提高故障诊断分析的可靠性。
[0017]结合第一方面，在第一方面的第一实施例中，基于各位置处能量窄带的总能量值，分别确定设备中各部件的第二特征频率，包括：
[0018]比较各位置处的总能量值，将总能量值最大的位置对应的各部件的第一特征频率作为设备中各部件的第二特征频率。
[0019]结合第一方面的第一实施例，在第一方面的第二实施例中，基于游标扫描范围、振动频谱和传动系数，确定在游标扫描范围内各位置处各部件分别对应的第一特征频率，包括：
[0020]基于游标扫描范围和传动系数，计算在游标扫描范围内各位置处各部件分别对应的第三特征频率；
[0021]分别将振动频谱中与各第三特征频率最接近的特征频率确定为各第三特征频率对应的第一特征频率。
[0022]结合第一方面的第二实施例，在第一方面的第三实施例中，基于在游标扫描范围内各位置处各部件分别对应的第一特征频率，分别计算各位置处能量窄带的总能量值，包
括：
[0023]分别以各位置处各部件分别对应的第一特征频率为中心，选取在振动频谱中左右预定数量的谱线作为各自的边频；
[0024]根据各位置处各部件分别对应的第一特征频率，以及各自的边频，组建各位置处的多个能量窄带；
[0025]根据各位置处的多个能量窄带，分别计算各位置处的总能量值。
[0026]结合第一方面，在第一方面的第四实施例中，基于转速范围，确定对振动频谱进行扫描时的游标扫描范围，包括：
[0027]基于转速范围，确定设备中任一部件的目标特征频率范围；
[0028]将任一部件的目标特征频率范围的正整数倍，作为振动频谱上的游标扫描范围。
[0029]结合第一方面的第三实施例，在第一方面的第五实施例中，预定数量根据振动频谱的频率分辨率确定。
[0030]结合第一方面的第五实施例，在第一方面的第六实施例中，根据各位置处的多个能量窄带，分别计算各位置处的总能量值，包括：
[0031][0032]其中，V代表总能量值，p代表各第一特征频率的振动幅值及对应边频的振动幅值，m代表所有第一特征频率以及对应边频的数量和。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于游标卡尺原理的设备振动频率扫描方法，其特征在于，所述方法包括：获取设备的转速范围、振动频谱和各部件间的传动系数：基于所述转速范围，确定对所述振动频谱进行扫描时的游标扫描范围；基于所述游标扫描范围、所述振动频谱和所述传动系数，确定在所述游标扫描范围内各位置处各部件分别对应的第一特征频率；基于在所述游标扫描范围内各位置处各部件分别对应的第一特征频率，分别计算各位置处能量窄带的总能量值；基于各位置处能量窄带的总能量值，分别确定所述设备中各部件的第二特征频率，所述第二特征频率即为部件的目标特征频率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于各位置处能量窄带的总能量值，分别确定所述设备中各部件的第二特征频率，包括：比较各位置处的总能量值，将总能量值最大的位置对应的各部件的第一特征频率作为所述设备中各部件的第二特征频率。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述游标扫描范围、所述振动频谱和所述传动系数，确定在所述游标扫描范围内各位置处各部件分别对应的第一特征频率，包括：基于所述游标扫描范围和所述传动系数，计算在所述游标扫描范围内各位置处各部件分别对应的第三特征频率；分别将所述振动频谱中与各所述第三特征频率最接近的特征频率确定为各第三特征频率对应的第一特征频率。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于在所述游标扫描范围内各位置处各部件分别对应的第一特征频率，分别计算各位置处能量窄带的总能量值，包括：分别以各位置处各部件分别对应的第一特征频率为中心，选取在所述振动频谱中左右预定数量的谱线作为各自的边频；根据各位置处各部件分别对应的第一特征频率，以及各自的边频，组建各位置处的多个能量窄带；根据各位置处的多个能量窄带，分别计算各位置处的总能量值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述转速范围，确定对所述振动频谱进...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷伟，苏现朝，
申请(专利权)人：观为监测技术无锡股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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