电机轴承故障检测方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及电机检测技术领域，具体涉及一种电机轴承故障检测方法和系统

【技术实现步骤摘要】
电机轴承故障检测方法和系统


[0001]本专利技术涉及电机检测
，具体涉及一种电机轴承故障检测方法和系统
。

技术介绍

[0002]在各类机械设备中，电机扮演着至关重要的角色
。
而电机轴承作为电机中的关键零部件，其稳定运行状态对电机整体性能至关重要
。
然而，由于工作环境的复杂性以及长期运行的不可避免，轴承故障成为电机常见的问题之一
。
为了及时发现和解决轴承故障，科学有效的故障诊断装置和方法具有重要意义
。
[0003]目前，一些传统的轴承故障诊断方法主要基于人工检测和专业经验，存在着主观性强
、
难以实时监测和容易出错等问题
。
此外，传统的故障诊断方法通常需要专业技术人员，执行诊断过程较为复杂，限制了其在现场应用中的实际效果和便利性
。
[0004]中国专利公开号为
CN116642698A
公开的一种轴承的故障诊断方法
、
装置
、
电子设备
、
存储介质，所述故障诊断方法包括：获取所述传动链上目标检测点的振动数据；根据所述振动数据确定所述目标检测点的振动频谱；确定所述振动频谱中目标频率的边频带；所述目标频率为待故障诊断的轴承部件的故障频率；根据所述边频带对所述轴承部件进行故障诊断
。
该专利仅获取发电机
、
传动轴的振动数据进行故障诊断，诊断故障的方式较为单一，不能准确的检测出轴承的故障
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种电机轴承故障检测系统，克服传统诊断方法的局限性，引入了基于
AI
技术与物联网技术的电机轴承故障检测方法和系统，配合后台管理系统，及时对电机轴承进行状态进行检测，发现故障及异常实时进行报警
。
[0006]本专利技术的技术方案为：一种电机轴承故障检测方法，包含以下步骤：
S1、
对电机轴承温度及振动信号进行实时采集；
S2、
结合温度阈值检测算法
、
振动信号频域特征值阈值判断算法，根据特征值获得电机轴承运行状态，对电机轴承进行诊断；
S3、
判断电机轴承故障类型；
S4、
向后台管理系统发送相关数据
。
[0007]优选地，所述
S1
中，包含电机工作状态下的温度的采集和振动信号的采集
。
[0008]优选地，所述
S2
中包含以下子步骤：
S21、
温度阈值检测算法：策略一：通过后台管理系统取得电机正常工作下的温度范围，取其中最大值作为基准温度值，设置为 ，设置阶梯报警温度阈值
、
报警值 ；
其中：其中：当实时温度
> 时，触发温度预警；当实时温度 > 时，触发温度报警；策略二：快速升温报警判断：每
10s
进行一次温度判断，若温度较
10s
前温升超过5摄氏度，启动温度报警；
S22、
振动信号频域特征值阈值判断算法：
S221、
信号采集模块获取轴承运行过程中的加速度值，此数据为时域数据；
S222、
将此数据通过快速傅里叶变换将时域数据转换为频域数据；采用基本公式如下：
ꢀꢀ
,k=0,1,
…
N
‑1； 其中， ；
S223.
对频域下的特征值进行阈值判断
,
定义轴承故障四种特征参数及检测方法如下：
S2231、
轴承外环上的缺陷检测；
S2232、
轴承内环上的缺陷检测；
S2233、
滚动元件失效检测；
S2234、
冲击波振动检测
。
[0009]优选地，所述
S2231
中，所述轴承外环上的缺陷检测方法为：
S22311、
确定主频分量：通过查找频谱中的最大峰值 ；
S22312、
确定报警阈值： ；
S22313、
计算获得轴承外环上的失效频率：其中 为轴承外环上的失效频率，为滚珠数量，为接触角度，为滚珠直径，为滚珠平均直径，为轴的旋转频率；
S22314、
根据失效频率 下，获取特征值外环失效频率下经过
FFT
计算后的振动幅值为，与阈值幅值进行比较；
S22315、
若
>,
则意味轴承外环存在故障；优选地，所述
S2232
中，所述轴承内环上的缺陷检测方法为：
S22321、
确定主频分量：通过查找频谱中的最大峰值 ；
S22322、
确定报警阈值：；
S22323、
计算获得轴承内环上的失效频率：其中，为轴承内环上的失效频率，为滚珠数量，为接触角度，为滚珠直径，为滚珠平均直径，为轴的旋转频率；
S22324、
根据失效频率下，获取特征值外环失效频率下经过
FFT
计算后的振动幅值为，与阈值幅值进行比较；
S22325、
若
>,
则意味轴承内环存在故障
。
[0010]优选地，所述
S2233
中，所述滚动元件失效检测方法为：
S22331、
确定主频分量：通过查找频谱中的最大峰值 ；
S22332、
确定报警阈值：；
S22333、
计算获得滚动元件的失效频率：
[0011]其中，滚动元件的失效频率，为转速，为中径（外座圈和内座圈直径的平均值），为滚珠直径，为接触角度；
S22334、
根据失效频率 下，获取特征值外环失效频率下经过
FFT
计算后的振动幅值为 ，与阈值幅值 进行比较；
S22335、
若 >,
则意味轴承滚动元件存在故障
。
[0012]优选地，所述
S2234
中，所述冲击波振动检测方法为：
S22341、
确定主频分量：通过查找频谱中的最大峰值；
S22342、
确定报警阈值：；
S22343、
冲击波振动检测频率：；
S22344、
若在大于冲击波振动检测频率下，存在振动幅值大于，则存在轴承存在故障
。
[0013]优选地，所述
S3
中根据
S2
，确定电机轴承故障类型；所述
S4
中，通过无线方式将温度
、
振动数据
、
故障类型通过无线的方式传送给后台管理系统，后台管理系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电机轴承故障检测方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1、
对电机轴承温度及振动信号进行实时采集；
S2、
结合温度阈值检测算法
、
振动信号频域特征值阈值判断算法，根据特征值获得电机轴承运行状态，对电机轴承进行诊断；
S3、
判断电机轴承故障类型；
S4、
向后台管理系统发送相关数据
。2.
如权利要求1所述的电机轴承故障检测方法，其特征在于，所述
S1
中，包含电机工作状态下的温度的采集和振动信号的采集
。3.
如权利要求2所述的电机轴承故障检测方法，其特征在于，所述
S2
中，包含以下子步骤：
S21、
温度阈值检测算法：策略一：通过后台管理系统取得电机正常工作下的温度范围，取其中最大值作为基准温度值，设置为 ，设置阶梯报警温度阈值
、
报警值；其中：其中：当实时温度
>
时，触发温度预警；当实时温度
>
时，触发温度报警；策略二：快速升温报警判断：每隔一段时间进行一次温度判断，若温度较一段时间前温升超过温度设定数值，则启动温度报警；
S22、
振动信号频域特征值阈值判断算法：
S221、
信号采集模块获取轴承运行过程中的加速度值，此数据为时域数据；
S222、
将此数据通过快速傅里叶变换将时域数据转换为频域数据；采用基本公式如下：
,k=0,1,
…
N
‑1；其中，；
S223、
对频域下的特征值进行阈值判断，定义轴承故障四种特征参数及检测方法如下：
S2231、
轴承外环上的缺陷检测；
S2232、
轴承内环上的缺陷检测；
S2233、
滚动元件失效检测；
S2234、
冲击波振动检测
。4.
如权利要求3所述的电机轴承故障检测方法，其特征在于：所述
S2231
中，所述轴承外
环上的缺陷检测方法为：
S22311、
确定主频分量：通过查找频谱中的最大峰值；
S22312、
确定报警阈值：；
S22313、
计算获得轴承外环上的失效频率：其中，为轴承外环上的失效频率，为滚珠数量，为接触角度，为滚珠直径，为滚珠平均直径，为轴的旋转频率；
S22314、
根据失效频率下，获取特征值外环失效频率下经过
FFT
计算后的振动幅值为，与阈值幅值进行比较；
S22315、
若
>,
则意味轴承外环存在故障
。5.
如权利要求3所述的电机轴承故障检测方法，其特征在于，所述
S2232
中，所述轴承内环上的缺陷检测方法为：
S22321、
确定主频分量：通过查找频谱中的最大峰值；
S22322、
确定报警阈值：；
S22323、
计算获得轴承内环上的失效频率；其中，为轴承内环上的失效频率，为滚珠数量，为接触角度，为滚珠直径，为滚珠平均直径，为轴的旋转频率；

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春龙，闫鹏飞，宋凡涛，谢春兵，
申请(专利权)人：云翔赛博山东数字技术有限公司，
类型：发明
国别省市：