起重机回转支承工作状态评估方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了起重机回转支承工作状态评估方法、系统及存储介质，本方案通过对起重机回转支承工作时的运行监测数据、音频监测数据、振动监测数据等进行采集，然后对各数据进行单独判断异常情况，以此实现对起重机回转支承工作状态的评估，本方案从多因素出发，能够更为全面地将起重机回转支承工作时的状态进行监测，提高了设备工作过程中的运行监测可靠性和安全性，以及为维护人员制定检修计划提供有效参考；本方案还通过对各监测数据在工作状态判断时计算所得的监测权重值进行整合，通过综合性地进行判断起重机回转支承在工作时的综合状况，以此来间接获知起重机的工作稳定性和可靠性，为起重机回转支承的使用寿命评估提供了辅助判断和预测。供了辅助判断和预测。供了辅助判断和预测。

【技术实现步骤摘要】
起重机回转支承工作状态评估方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及起重机回转支承监测
，尤其涉及起重机回转支承工作状态评估方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]回转支承又叫转盘轴承，其在现实工业中具有广泛的应用，因此常被人们称为：“机器的关节”，回转支承是两物体之间需作相对回转运动，又需同时承受轴向力、径向力、倾翻力矩的机械所必需的重要传动部件。随着机械行业的迅速发展，回转支承在船舶设备、工程机械、轻工机械、冶金机械、医疗机械、工业机械等行业得到了广泛的应用。
[0003]起重机作为常见的工程器械，回转支承在起重机中属于关键性的连接部件，由于起重机的工作环境较为复杂，回转支承在受驱动而工作的过程中可能会受到多种外在、内在因素的干扰，由于回转支承在服役过程中工作环境复杂多变，影响其使用寿命的因素较多。现有的基于仿真模型或者基于数据驱动的方法大多是通过单一或少量因素进行预测回转支承是否存在故障或使用寿命情况，而实际应用中，往往会因为导致回转支承故障、使用寿命终结的因素较多而导致预估错误，同时，目前回转支承的全生命周期使用监测数据因为统计的因素、数据量较少而导致其难以被复用借鉴，因此，如何开展动态服役下大型回转支承的工作状态评估，制定科学合理维修方案和预警方案保证其安全可靠运行是非常具有积极现实意义的课题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种实施可靠、响应迅速且结果参考性佳，监测数据进行复用借鉴难度低的起重机回转支承工作状态评估方法、系统及存储介质。
[0005]为了实现上述的技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]一种起重机回转支承工作状态评估方法，其包括：
[0007]响应起重机的工作启动信号，对起重机的工作指令和载荷情况进行实时监测和记录，同时，还对回转支承的内圈或外圈进行运动监测和记录，生成运行监测数据；
[0008]按预设条件获取回转支承预设区域的音频信号，生成音频监测数据；
[0009]按预设条件获取回转支承预设区域的振动信号，生成振动监测数据；
[0010]按预设条件获取回转支承的工作环境温度和回转支承本体的温度，生成温度监测数据；
[0011]获取运行监测数据、音频监测数据、振动监测数据和温度监测数据，按预设条件对运行监测数据、音频监测数据和振动监测数据进行判断，然后根据判断结果输出状态评估结果。
[0012]作为一种可能的实施方式，进一步，本方案按预设条件对运行监测数据进行判断的方法为：
[0013]获取运行监测数据中关于回转支承动作的工作指令发出时间和回转支承作为动
圈的内圈或外圈发生动作的时间以及动作幅度；
[0014]在回转支承作为动圈的内圈或外圈上选取点位，以回转支承的内圈和外圈共同的虚拟轴心为原点建立虚拟二维坐标；
[0015]建立运行监测权重评估模型，将运行监测数据导入如下数学模型中计算：
[0016][0017]其中，Y为运行监测权重，T
f
为关于回转支承动作的工作指令发出时间，T
z
为回转支承作为动圈的内圈或外圈发生动作的时间，T
b
为回转支承响应回转支承动作工作指令的容许延迟时间阈值，且在时间上，T
z
大于T
f
，Y1为预设响应权重值；F
z
为回转支承受工作指令预计发生转动的幅度，F
f
为回转支承受工作指令实际发生转动的幅度，F
b
为回转支承受工作指令发生转动的容许误差幅度阈值，Y2为预设幅度偏离权重值；x1为回转支承动圈上选取点位的当前x轴坐标值，x0为回转支承动圈上选取点位的初始x轴坐标值，其由回转支承安装调试后进行确定，y1为回转支承动圈上选取点位的当前y轴坐标值，y0为回转支承动圈上选取点位的初始y轴坐标值，其由回转支承安装调试后进行确定，P
b
为回转支承动圈的容许偏心距离阈值，Y3为预设偏心权重值；
[0018]将运行监测权重评估模型中计算所得的运行监测权重与预设阈值进行对比判断，然后按照预设条件输出运行预警信息和/或运行预警干预信息作为状态评估结果之一。
[0019]作为一种可能的实施方式，进一步，本方案按预设条件获取回转支承预设区域的音频信号，生成音频监测数据的方法为：
[0020]响应起重机的工作启动信号，实时获取回转支承预设区域的音频信号；
[0021]响应回转支承发生动作的起止信号，按预设条件对实时获取的音频信号进行剪辑，使回转支承发生动作前预设时长、发生动作中和结束动作后预设时长的音频信号被提取，生成音频监测数据。
[0022]作为一种可能的实施方式，进一步，本方案按预设条件对音频监测数据进行判断的方法为：
[0023]获取音频监测数据，将其进行剪切，生成与回转支承关联的动作前音频监测数据、动作中音频监测数据和动作后音频监测数据，其中，动作前音频监测数据和动作后音频监测数据的时长相同，其时长至少为3～5秒；
[0024]将动作前音频监测数据与动作后音频监测数据进行匹配，输出匹配结果，
[0025]当匹配结果符合预设要求时，将动作前音频监测数据或动作后音频监测数据作为背景噪声，然后结合背景噪声对动作中音频监测数据进行去噪处理，获得降噪处理后的动作中音频监测数据，
[0026]当匹配结果不符合预设要求时，将动作前音频监测数据和动作后音频监测数据进行叠加取平均值后，生成合成音频数据且将其设为背景噪声，然后结合背景噪声对动作中音频监测数据进行去噪处理，获得降噪处理后的动作中音频监测数据；当匹配结果不符合预设要求时，还生成音频异常信息；
[0027]获取温度监测数据，将其与降噪处理后的动作中音频监测数据一并作为输入项导入到经训练的第一检测神经网络中检测，以获取动作中音频监测数据中存在异响的概率，
然后将检测结果归一化处理至概率为[0，1]，最后输出音频检测结果；
[0028]建立音频监测权重评估模型对音频监测数据进行计算，其公式如下：
[0029]S＝Q1×
S1+2×
S2[0030]其中，S为音频监测权重，S1为预设音频异常权重值，其用于评估回转支承在动作前、动作后的音频情况，Q1为音频异常赋值，当具有音频异常信息时，其值为1，当无音频异常信息时，其值为0，S2为预设音频异响权重值，其用于评估回转支承在动作中的音频情况，Q2为动作中音频监测数据中存在异响的概率值；
[0031]将音频监测权重评估模型中计算所得的音频监测权重与预设阈值进行对比判断，然后按照预设条件输出异响预警信息和/或运行预警干预信息作为状态评估结果之一。
[0032]作为一种可能的实施方式，进一步，本方案按预设条件获取回转支承预设区域的振动信号，生成振动监测数据的方法为：
[0033]响应起重机的工作启动信号，实时获取回转支承预设区域的振动信号；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种起重机回转支承工作状态评估方法，其特征在于，包括：响应起重机的工作启动信号，对起重机的工作指令和载荷情况进行实时监测和记录，同时，还对回转支承的内圈或外圈进行运动监测和记录，生成运行监测数据；按预设条件获取回转支承预设区域的音频信号，生成音频监测数据；按预设条件获取回转支承预设区域的振动信号，生成振动监测数据；按预设条件获取回转支承的工作环境温度和回转支承本体的温度，生成温度监测数据；获取运行监测数据、音频监测数据、振动监测数据和温度监测数据，按预设条件对运行监测数据、音频监测数据和振动监测数据进行判断，然后根据判断结果输出状态评估结果。2.如权利要求1所述的起重机回转支承工作状态评估方法，其特征在于，按预设条件对运行监测数据进行判断的方法为：获取运行监测数据中关于回转支承动作的工作指令发出时间和回转支承作为动圈的内圈或外圈发生动作的时间以及动作幅度；在回转支承作为动圈的内圈或外圈上选取点位，以回转支承的内圈和外圈共同的虚拟轴心为原点建立虚拟二维坐标；建立运行监测权重评估模型，将运行监测数据导入如下数学模型中计算：其中，Y为运行监测权重，T
f
为关于回转支承动作的工作指令发出时间，T
z
为回转支承作为动圈的内圈或外圈发生动作的时间，T
v
为回转支承响应回转支承动作工作指令的容许延迟时间阈值，且在时间上，T
z
大于T
f
，Y1为预设响应权重值；F
z
为回转支承受工作指令预计发生转动的幅度，F
f
为回转支承受工作指令实际发生转动的幅度，F
b
为回转支承受工作指令发生转动的容许误差幅度阈值，Y2为预设幅度偏离权重值；x1为回转支承动圈上选取点位的当前x轴坐标值，x0为回转支承动圈上选取点位的初始x轴坐标值，其由回转支承安装调试后进行确定，y1为回转支承动圈上选取点位的当前y轴坐标值，y0为回转支承动圈上选取点位的初始y轴坐标值，其由回转支承安装调试后进行确定，P
b
为回转支承动圈的容许偏心距离阈值，Y3为预设偏心权重值；将运行监测权重评估模型中计算所得的运行监测权重与预设阈值进行对比判断，然后按照预设条件输出运行预警信息和/或运行预警干预信息作为状态评估结果之一。3.如权利要求2所述的起重机回转支承工作状态评估方法，其特征在于，按预设条件获取回转支承预设区域的音频信号，生成音频监测数据的方法为：响应起重机的工作启动信号，实时获取回转支承预设区域的音频信号；响应回转支承发生动作的起止信号，按预设条件对实时获取的音频信号进行剪辑，使回转支承发生动作前预设时长、发生动作中和结束动作后预设时长的音频信号被提取，生成音频监测数据。4.如权利要求3所述的起重机回转支承工作状态评估方法，其特征在于，按预设条件对音频监测数据进行判断的方法为：获取音频监测数据，将其进行剪切，生成与回转支承关联的动作前音频监测数据、动作
中音频监测数据和动作后音频监测数据，其中，动作前音频监测数据和动作后音频监测数据的时长相同，其时长至少为3～5秒；将动作前音频监测数据与动作后音频监测数据进行匹配，输出匹配结果，当匹配结果符合预设要求时，将动作前音频监测数据或动作后音频监测数据作为背景噪声，然后结合背景噪声对动作中音频监测数据进行去噪处理，获得降噪处理后的动作中音频监测数据，当匹配结果不符合预设要求时，将动作前音频监测数据和动作后音频监测数据进行叠加取平均值后，生成合成音频数据且将其设为背景噪声，然后结合背景噪声对动作中音频监测数据进行去噪处理，获得降噪处理后的动作中音频监测数据；当匹配结果不符合预设要求时，还生成音频异常信息；获取温度监测数据，将其与降噪处理后的动作中音频监测数据一并作为输入项导入到经训练的第一检测神经网络中检测，以获取动作中音频监测数据中存在异响的概率，然后将检测结果归一化处理至概率为[0，1]，最后输出音频检测结果；建立音频监测权重评估模型对音频监测数据进行计算，其公式如下：S＝Q1×
S1+2×
S2其中，S为音频监测权重，S1为预设音频异常权重值，其用于评估回转支承在动作前、动作后的音频情况，Q1为音频异常赋值，当具有音频异常信息时，其值为1，当无音频异常信息时，其值为0，S2为预设音频异响权重值，其用于评估回转支承在动作中的音频情况，Q2为动作中音频监测数据中存在异响的概率值；将音频监测权重评估模型中计算所得的音频监测权重与预设阈值进行对比判断，然后按照预设条件输出异响预警信息和/或运行预警干预信息作为状态评估结果之一。5.如权利要求4所述的起重机回转支承工作状态评估方法，其特征在于，按预设条件获取回转支承预设区域的振动信号，生成振动监测数据的方法为：响应起重机的工作启动信号，实时获取回转支承预设区域的振动信号；响应回转支承发生动作的起止信号，按预设条件对实时获取的振动信号进行剪且，使回转支承发生动作前预设时长、发生动作中和结束动作后预设时长的振动信号被提取，生成振动监测数据。6.如权利要求5所述的起重机回转支承工作状态评估方法，其特征在于，按预设条件对振动监测数据进行判断的方法为：获取振动监测数据，将其进行剪切，生成与回转支承关联的动作前振动监测数据、...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏文胜，顾永华，薛志钢，李富才，许晨旭，胡东明，李云飞，
申请(专利权)人：江苏省特种设备安全监督检验研究院，
类型：发明
国别省市：