本发明专利技术提供一种罗茨式压缩机的轴承状态检测方法，包括获取罗茨式压缩机上轴承所传递过来的原始振动信号；基于自适应窗口分割方法，将原始振动信号分割为多个短信号；利用径向基核函数对每一短信号均进行迭代求解出低频分量，且根据迭代结束求解的最终低频分量，确定所有短信号的最终高频分量并进行重构，得到降噪信号；其中，在迭代结束前，各短信号的高频分量均为其与当前次迭代求解的低频分量相减得到的，且被更新为各自下一次迭代所需的短信号；绘制降噪信号的希尔伯特包络谱并进行特征频率分析，以检测出罗茨式压缩机的轴承故障类型。实施本发明专利技术，能够消除强背景噪声干扰并提取弱故障特征，从而可靠地检测出罗茨式压缩机的轴承故障类型。机的轴承故障类型。机的轴承故障类型。
【技术实现步骤摘要】
一种罗茨式压缩机的轴承状态检测方法及系统
[0001]本专利技术涉及机械设备状态检测
，尤其涉及一种罗茨式压缩机的轴承状态检测方法及系统。
技术介绍
[0002]罗茨式压缩机是一种回转式机械，其依靠两个叶轮的相对转动来不断压缩和输送气体。由于其工作特性稳定、容积效率高和适应性强等优点，被广泛应用于电子、石油、钢铁、建材、化工、食品、医疗及造纸等行业领域的蒸发环节中。
[0003]作为蒸发过程中核心设备，罗茨式压缩机长期在高速、高温等复杂的工况下运行，极易发生损伤故障。常见的罗茨式压缩机故障模式主要有：叶轮、轴承、齿轮、传动轴等关键易损零件损伤，地脚螺栓松动，电机绕组断路、绕组接地或相间短路、转子笼条断条以及异常泄漏等故障模式。
[0004]轴承是罗茨式压缩机的核心旋转部件，亦是易损部件。罗茨式压缩机运行工况差、油封损坏、装配间隙超标等都会导致轴承损坏。目前，轴承损坏通常有三种故障类型：轴承外圈故障、轴承内圈故障以及轴承滚动体故障。当轴承产生故障时，将会导致罗茨式压缩机运行受阻，轻则造成巨大的经济损失，重则引发重大的安全事故。因此，亟需开展对罗茨式压缩机轴承的故障诊断研究。
[0005]由于振动信号具有方便获取和包含丰富的故障信息等优点，因此现在已开发了很多基于振动信号分析的故障诊断技术。然而，罗茨式压缩机构造较为复杂，运行过程中各个零部件相互关联紧密，振动冲击相互影响。若只使用针对旋转部件轴承的传统故障诊断方法，无法消除确定性低频成分以及噪声干扰，容易出现误判的情况。
[0006]因此，有必要提出一种罗茨式压缩机的轴承状态检测方法，能够消除强背景噪声干扰并提取弱故障特征，从而可靠地检测出罗茨式压缩机的轴承故障类型。
技术实现思路
[0007]本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种罗茨式压缩机的轴承状态检测方法及系统，能够消除强背景噪声干扰并提取弱故障特征，从而可靠地检测出罗茨式压缩机的轴承故障类型。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种罗茨式压缩机的轴承状态检测方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]获取罗茨式压缩机上轴承所传递过来的原始振动信号；
[0010]基于预设的自适应窗口分割方法，将所述原始振动信号分割为多个短信号；
[0011]利用预设的径向基核函数对每一短信号均进行迭代求解出低频分量，并根据每一短信号迭代结束后所求解出的最终低频分量，确定每一短信号的最终高频分量，且进一步将所有短信号的最终高频分量进行重构，得到降噪信号；其中，在各短信号迭代求解结束之前，各短信号的高频分量均为其与当前次迭代求解的低频分量相减得到的，且各短信号的
高频分量均被更新为各自在所述径向基核函数下一次迭代时所需的短信号；
[0012]绘制所述降噪信号的希尔伯特包络谱，并对希尔伯特包络谱进行特征频率分析，以检测出所述罗茨式压缩机的轴承故障类型。
[0013]其中，所述基于预设的自适应窗口分割方法，将所述原始振动信号分割为多个短信号的具体步骤包括：
[0014]第一步、设置初始窗口长度W和移动步长V；其中，设置初始窗口长度为W＝f
s
/f
shift
，f
s
为采样频率，f
shift
为旋转频率；移动步长V是初始窗口长度W的一半；
[0015]第二步、在所述原始振动信号上，确定初始窗口，并以窗口长度W为基本单位进行自适应窗口向右扩展，依次合并相邻窗口进行扩展；
[0016]第三步、判断每次扩展后的窗口中所述原始振动信号的CKE大小情况；若当前次扩展后的窗口中所述原始振动信号的CKE变小，则保留当前次扩展后的窗口为初始窗口，并进一步添加下一窗口进行扩展；否则，截取当前次拓展前的窗口为一初始窗口，且将当前扩展的窗口重新认定为新的初始窗口并继续依次合并其对应相邻窗口进行扩展；
[0017]第四步、重复上述第三步，直至所有的初始窗口滑过整个所述原始振动信号为止，以使所述原始振动信号分成多个短信号。
[0018]其中，所述利用预设的径向基核函数对每一短信号均进行迭代求解出低频分量，并根据每一短信号迭代结束后所求解出的最终低频分量，确定每一短信号的最终高频分量，且进一步将所有短信号的最终高频分量进行重构，得到降噪信号的具体步骤包括：
[0019](1)、假设有b个短信号对应为D1＝{d1,d2,
···
,d
b
}；其中，每个短信号的长度相异；
[0020](2)、设置当前迭代次数为1，迭代总次数为n，并采用径向基核函数K对d1～d
b
均进行求解，那么d
i
的低频分量可以表示为如下式(1)所示：
[0021][0022]其中，表示为第i个短信号d
i
分解的第n次迭代求解的低频分量；K表示为径向基核函数；λ＝1/f
s
为带宽；表示为短信号d
i
的平均值；n≥1，且为正整数；1≤i≤b；
[0023](3)、将短信号d
i
与其分解的低频分量相减，可以获得短信号d
i
的高频分量如下式(2)所示：
[0024][0025](4)、判断当前迭代次数是否到达总迭代次数n；若否，则将短信号d
i
的高频分量更新为短信号d
i
，且将当前迭代次数加一后，返回上述步骤(2)；若是，则结束迭代；
[0026](5)待迭代计算结束之后，输出所有短信号d1～d
b
最后一次迭代求解出的低频分量，并根据公式(2)，得到所有短信号d1～d
b
的最终高频分量；
[0027](6)将所有短信号d1～d
b
的最终高频分量进行重构，得到降噪信号。
[0028]其中，所述罗茨式压缩机的轴承故障类型包括轴承内圈故障、轴承外圈故障和滚动体故障。
[0029]本专利技术实施例还提供了一种罗茨式压缩机的轴承状态检测系统，包括：
[0030]信号获取单元，用于获取罗茨式压缩机上轴承所传递过来的原始振动信号；
[0031]信号特征提取单元，用于基于预设的自适应窗口分割方法，将所述原始振动信号分割为多个短信号；
[0032]信号特征提取单元，用于利用预设的径向基核函数对每一短信号均进行迭代求解出低频分量，并根据每一短信号迭代结束后所求解出的最终低频分量，确定每一短信号的最终高频分量，且进一步将所有短信号的最终高频分量进行重构，得到降噪信号；其中，在各短信号迭代求解结束之前，各短信号的高频分量均为其与当前次迭代求解的低频分量相减得到的，且各短信号的高频分量均被更新为各自在所述径向基核函数下一次迭代时所需的短信号；
[0033]轴承状态检测单元，用于绘制所述降噪信号的希尔伯特包络谱，并对希尔伯特包络谱进行特征频率分析，以检测出所述罗茨式压缩机的轴承故障类型本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种罗茨式压缩机的轴承状态检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取罗茨式压缩机上轴承所传递过来的原始振动信号；基于预设的自适应窗口分割方法，将所述原始振动信号分割为多个短信号；利用预设的径向基核函数对每一短信号均进行迭代求解出低频分量，并根据每一短信号迭代结束后所求解出的最终低频分量，确定每一短信号的最终高频分量，且进一步将所有短信号的最终高频分量进行重构，得到降噪信号；其中，在各短信号迭代求解结束之前，各短信号的高频分量均为其与当前次迭代求解的低频分量相减得到的，且各短信号的高频分量均被更新为各自在所述径向基核函数下一次迭代时所需的短信号；绘制所述降噪信号的希尔伯特包络谱，并对希尔伯特包络谱进行特征频率分析，以检测出所述罗茨式压缩机的轴承故障类型。2.如权利要求1所述的罗茨式压缩机的轴承状态检测方法，其特征在于，所述基于预设的自适应窗口分割方法，将所述原始振动信号分割为多个短信号的具体步骤包括：第一步、设置初始窗口长度W和移动步长V；其中，设置初始窗口长度为W＝f
s
/f
shift
，f
s
为采样频率，f
shift
为旋转频率；移动步长V是初始窗口长度W的一半；第二步、在所述原始振动信号上，确定初始窗口，并以窗口长度W为基本单位进行自适应窗口向右扩展，依次合并相邻窗口进行扩展；第三步、判断每次扩展后的窗口中所述原始振动信号的CKE大小情况；若当前次扩展后的窗口中所述原始振动信号的CKE变小，则保留当前次扩展后的窗口为初始窗口，并进一步添加下一窗口进行扩展；否则，截取当前次拓展前的窗口为一初始窗口，且将当前扩展的窗口重新认定为新的初始窗口并继续依次合并其对应相邻窗口进行扩展；第四步、重复上述第三步，直至所有的初始窗口滑过整个所述原始振动信号为止，以使所述原始振动信号分成多个短信号。3.如权利要求2所述的罗茨式压缩机的轴承状态检测方法，其特征在于，所述利用预设的径向基核函数对每一短信号均进行迭代求解出低频分量，并根据每一短信号迭代结束后所求解出的最终低频分量，确定每一短信号的最终高频分量，且进一步将所有短信号的最终高频分量进行重构，得到降噪信号的具体步骤包括：(1)、假设有b个短信号对应为D1＝{d1,d2,
···
,d
b
}；其中，每个短信号的长度相异；(2)、设置当前迭代次数为1，迭代总...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖湘渝，向家伟，郭建春，司泽田，刘鸿聪，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：
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