一种基于振动信号诊断轧机辊系故障的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于社机漉系故障诊断领域，具体涉及一种基于振动信号诊断社机漉系故 障的方法。
【背景技术】
[0002] 社机振动是社制过程中普遍存在的问题之一，给生产带来严重的问题，最突出的 表现是由社机振动引起的表面振动纹，严重时甚至引起带钢等断裂，对生产的连续性W及 其他方面带来严重的不利影响。
[0003] 因社机振动发生原因较为复杂，世界各国的专家和研究人员都致力于社机振动的 研究，试图合理解释社机振动的可能原因与提出有效的拟制振动措施，截至到目前为止，尚 无特别有效的方法或措施可W从根本上解决社机振动问题，目前为止使用最多的方法是通 过一套社机振动监测系统对社机振动情况进行监控，通过对监测到的振动信号进行数据分 析，来判断社机的振动情况，当社机振动值超过设定值时，则进行报警，从而提醒操作人员 采用相应措施避免因社机振动而造成批量生产事故，然而目前相关研究人员在社机振动信 号上的具体分析应用方面所进行的研究却很少，更未提出过基于振动信号来实现社机漉系 故障诊断的方法。
[0004] 中国专利CN103115668A公开了 "社机振痕振动信号的故障特征提取方法及识别 方法"，其是基于二阶循环自相关函数的解调方法，对非平稳的振痕振动信号进行频率解调 并进行时域切片，提高了振痕振动信号故障特征提取的准确度，并提出采用功率谱信息赌 的形式来进行报警判断，但专利内并未提出具体故障的识别识别方法，更无法准确的诊断 漉系故障。
[0005] 中国专利CN201179527Y公开了一种连社机带钢振动纹监测预警装置，通过对社 机振动、转速、漉径、钢卷信息等信号的采集处理，实现对振动纹现象产生的预警，但专利内 并未提出振动信号在社机故障诊断上的方法。
[0006] 中国专利CN200710176052. 4提出一种适用于旋转机械振动故障诊断的专家系 统，但并未给出振动信号在旋转机械故障上的具体诊断方法。
[0007] 综上所述，目前尚缺乏有效的手段来对社机的漉系故障进行快速诊断，因此，急需 一种针对社机漉系故障的诊断方法，不但要实现社机漉系状态的在线监测，并能在漉系异 常时及时给出报警，避免因社机漉系异常而造成批量生产事故。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种基于振动信号诊断社机漉系故障的方法，通过对社机 振动信号的分析处理及漉系中各社漉的转动周期计算，实现社机漉系故障的诊断。
[0009] 为达到上述目的，本发明的技术方案是：
[0010] 一种基于振动信号诊断社机漉系故障的方法，其特征是，包括如下步骤：
[0011] a)参数初始化
[0012] 包括各机架报警参考值与电机转速之间对应关系Gi(v)设定、各机架减速齿轮箱 减速比设定，其中V为电机转速，i为机架号；
[001引 b)信号采集
[0014] 包括各机架振动信号Xi (t)、各机架电机转速信号Vi (t)、各机架漉径信息Du的采 集，其中，D。表示第i号机架上的第j号社漉的直径；
[0015] C)数据预处理
[0016] 包括各传感器电信号与实际值之间的换算，振动信号的偏置去除、噪声滤波等，电 机转速信号的均值求解，处理完成后得到各机架振动波形X' 1 (t)、各机架平均电机转速 巧:;
[0017] d)振动波形峰峰值Fi计算
[0018] 包括各机架处理完成后的振动波形X' i(t)峰峰值计算，即计算该范围内振动波 形中最大值X' 和最小值X' 之间的差，Fi=X' lOnin);
[001引 e)报警判断
[0020] 若振动波形峰峰值超过对应转速下的报警参考值，即G,，则认为发生异常 振动，进行振动报警；否则忽略；
[0021] 其中，巧咕)根据各机架平均电机转速可和各机架报警参考值与电机转速之间的 对应关系Gi(v)得到；
[00过 f)振动类型判定
[0023] 根据报警提示，检查振动波形，观察异常振动是否为周期性，若为周期性异常振 动，则记其周期为T;
[0024] g)计算对应机架漉系中各类型社漉转动周期T,
[0025] 根据电机转速和社机减速齿轮箱减速比计算出工作漉转速，从而计算出工作漉转 动周期T。，即
[0026]
[0027] 其中，V,:为电机转速，单位：巧m ;
[0028] 为对应社机的减速比；
[0029] 又，根据漉面速度相等原理和漉径信息，可W知道漉面速度：
[003引其中，V'为漉面速度，单位：mm/s ;
[003引 D。、化分别为工作漉、其他类型社漉的直径，单位；mm ;
[0034] L、Tb分别为工作漉、其他类型社漉的转动周期，单位；S ;
[00对 h)周期比较
[0036] 若异常振动信号周期T和对应机架中的某一类型社漉转动周期T,相等，则认为异 常振动可能由该类型社漉引起；
[0037] i)相关性确认及漉系异常判定
[0038] 观察T与T,在不同社制速度下的相关性，若两者周期均与电机转速相关，且两者 之间仍保持相等，则可W确认异常振动由该社漉引起。
[003引在本发明方法中：
[0040] 所述步骤a)中的报警参考值Gi (V)是指用于社机异常振动判断的一个设定值，考 虑到随着社机电机转速V的增大，社机颤振幅度也会增大，因此为提高异常振动报警准确 率，因此在不同转速V下，需要设定在不同的报警参考值。
[0041] 报警参考值Gi (V)的数值大小确定主要是根据社机在未发生异常振动时，其在不 同速度下的最大振动加速度和最小振动加速度之差G' i(v)和转速V之间的对应关系进行 确定的，同时考虑到随机噪声的影响，并保证报警准确率，通常Gi(v) = (2~3)G' i(v)。
[0042] 所述步骤a)中减速比可W通过查找各个社机的设备图纸，得到其减速比，从而可 W获得工作漉的转速和电机转速之间的对应关系。
[0043] 所诉步骤b)中的振动信号可W通过在社机牌坊上设置一个加速度传感器来采集 社机的振动信号，社机振动信号主要用于后续的振动判断。
[0044] 所述步骤b)中的电机转速信号可W直接从社机控制系统中采集得到，电机转速 的大小会影响报警参考值的大小。
[0045] 所述步骤b)中的漉径信息在社机停机换漉时进行记录。
[0046] 所述步骤C)中的信号长度的选取应尽量短一些，尽量避免两个异常振动波形被 同时统计在一个范围内，但过短的信号长度对低频振动信号的敏感度下降，通常用于分析 的数据长度在0.1~0.5s之间。
[0047] 所述步骤C)中的各传感器电信号与实际值之间的换算，是指传感器测量的电信 号结果与实际值之间对应关系的标定，振动信号的偏置去除、噪声滤波是常规的数字信号 处理方法，用于消除直流偏置分量和高频噪声，电机转速信号的均值求解是将该段长度的 转速值求均值，从而获得一个平均转速，从而用于确定该段振动数据所对应的振动报警参 考值；
[0048] 所述步骤C)中的转速信号预处理主要是指对所采集的一定长度的速度信号进行 均值求解，从而确定该段数据所对应的报警参考值。
[0049] 所述步骤g)中的其他类型社漉一般是指社机内除工作漉之外的中间漉、支撑漉。
[0050] 进一步，所述步骤g)中是W工作漉传动类型的社机为例进行各种社漉转动周期 的计算，对于其他类型社漉传动的社机，也可W用类似的原理计算出各社漉的转动周期。
[0051] 本发明的有益效果是：
[0052] 1.通过对各机架振动、转速信号的采集与分析，实现了社漉运行状态的在线监测。
[0053] 2.通过本发明方法对社漉运行状态的监测，在社漉存在异常时及时给出报警，从 而避免因社机漉系异常而造成批量生产事故。
[0054] 3.通过对各机架振动、转速信号的采集与分析，给出了一种漉系故障诊断方法，从 而可W快速定位异常社漉所在的机架和社漉类型。
[0055] 4.根据本发明方法定位出异常社漉所在的机架和社漉类型，可W为社机换漉提供 指导。
[0056] 5.因本