动信号的检 测系统的结构示意图；
[0054]图10是图6所示的预警信息发送模块的结构示意图；
[0055]图11是本发明一示例性实施例示出的第三种气体压缩机的驱动轴振动信号的检 测方法的流程图；
[0056]图12是本发明一示例性实施例示出的第四种气体压缩机的驱动轴振动信号的检 测方法的流程图；
[0057]图13是本发明一示例性实施例示出的第五种气体压缩机的驱动轴振动信号的检 测方法的流程图；
[0058]图14是本发明一示例性实施例示出的第六种气体压缩机的驱动轴振动信号的检 测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0059] 本发明实施例提供的气体压缩机的驱动轴振动信号的检测方案，解决了【背景技术】 中所介绍的现有技术中，难以准确检测驱动轴振动信号的波形形状等异常变化，导致难以 对气体压缩机进行故障预警，造成损失的问题。
[0060] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实 施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中的技术 方案作进一步详细的说明。
[0061] 请参考附图1，图1是本发明一示例性实施例示出的第一种气体压缩机的驱动轴 振动信号的检测方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例提供的气体压缩机的驱动 轴振动信号的检测方法，包括：
[0062] 步骤S110,获取传感器实时测量的所述气体压缩机的驱动轴振动信号。
[0063] 气体压缩机的驱动轴振动信号是检测气体压缩机的异常状况的重要指标，通过对 驱动轴振动信号进行获取，能够对该驱动轴振动信号进行合理的转换、分析以及判断，进而 能够判断气体压缩机的异常运行状况。
[0064] 气体压缩机往往存在多级驱动轴，优选的方案是测量多级驱动轴的末级驱动轴的 振动信号，末级驱动轴远离气体压缩机的发动机，经过发动机各结构以及末级驱动轴之前 的各级驱动轴的振动的层层传导与叠加，末级驱动轴的振动幅度往往较大，因此可以使用 传感器检测末级驱动轴的振动信号，从中提取出驱动轴振动幅度信号，进行合理分析和判 断，能够准确地对驱动轴振动信号进行检测，从而提高检测精度。
[0065]作为一种优选地实施例，以钢铁厂常用的多级离心式气体压缩机为例，如图2所 示，图2是本发明一示例性实施例示出的气体压缩机系统的结构示意图，其中，实线代表气 体压缩机的空气流动路径，虚线代表气体压缩机的冷却水流动路径，该气体压缩机系统包 括：主电机1、一级驱动轴41、二级驱动轴42和三级驱动轴43,一级导叶21、二级导叶22、 三级导叶23,二级气栗31、三级气栗32。该气体压缩机的工作过程为：在主电机1开始工 作，在一级驱动轴41的带动下，二级驱动轴42转动，带动该二级驱动轴42上的一级导叶21 转动，从而使外部空气进入到该一级导叶21内，在二级驱动轴42的带动下，完成一级气体 压缩；然后气体进入到一级气栗31中经流入的冷却水进行冷却，再进入到二级导叶22中， 完成二级气体压缩；然后流入到二级气栗32中，经二级气栗32中的冷却水冷却后，流入三 级导叶23中，通过三级驱动轴43的带动，空气在三级导叶23中进行压缩，完成三级气体压 缩；最终从三级导叶23流出，进入到其他系统中。以测量三级驱动轴43,即末级驱动轴的 振动信号为例，可以将传感器的探头设置于该多级离心式气体压缩机的驱动轴竖直方向、 且与该三级驱动轴43的壁面间距为1毫米处的位置，以精确测量该三级驱动轴43的轴振 动情况。由于驱动轴的轴位移为左右位移，即水平位移；而轴振动往往为竖直方向振动，因 此需要将传感器探头设置在驱动轴的竖直方向，以排除气体压缩机的轴位移带来的干扰， 精确测量气体压缩机的轴振动信号。其中，测量气体压缩机的驱动轴振动信号的传感器可 以为加速度传感器和/或位移传感器。
[0066]步骤S120,从所述驱动轴振动信号中分解出各个采样时刻所对应的驱动轴振动 幅度信号，根据所述驱动轴振动幅度信号生成一个采样周期内驱动轴振动幅度的目标检测 值，所述目标检测值包括最大瞬时变化率、累计变化率和/或方差。
[0067] 驱动轴振动信号由驱动轴振动幅度、振动频率和振动初相位等信息组成，而驱动 轴振动幅度是衡量驱动轴振动强弱的关键因素，并且由于驱动轴振动信号是检测气体压缩 机的异常状况的重要指标，因此，当气体压缩机出现异常状况时，可以对驱动轴振动幅度信 号进行分析，以准确地检测气体压缩机的异常情况。
[0068] 由于驱动轴振动幅度信号能够反映气体压缩机的异常情况，因此可以根据驱动轴 振动幅度信号生成一个采样周期内驱动轴振动幅度的包括最大瞬时变化率、累计变化率和 /或方差的目标检测值，以综合检测气体压缩机的驱动轴振动情况。
[0069] 其中，驱动轴振动幅度的最大瞬时变化率是指：在采样周期内，按预设时间间隔对 所述驱动轴振动幅度信号进行采样，获取所有相邻两个采样时间点所对应的驱动轴振动幅 度的差值，将所述驱动轴振动幅度的差值与所述预设时间间隔的比值作为所述驱动轴振动 幅度的瞬时变化率，取所述采样周期内绝对值最大的瞬时变化率作为所述驱动轴振动幅度 的最大瞬时变化率；
[0070] 瞬时变化率的计算公式如右所示：roc = (xt_xt A t ;
[0071] 其中，roc为相邻两个采样时间点之间的驱动轴振动幅度的瞬时变化率，x t是指上 述相邻两个采样时间点中，后一个采样时间点t所对应的驱动轴振动幅度值，xt i是指相邻 两个采样时间点中，前一个采样时间点t-1所对应的驱动轴振动幅度值，At是指相邻两个 采样时间点之间的时间间隔。由于相邻两个采样时间点中，后一个采样时间点t所对应的 驱动轴振动幅度值x t可能小于前一个采样时间点t-1所对应的驱动轴振动幅度值x t i，导 致瞬时变化率roc可能为负值，因此，可以比较瞬时变化率roc的绝对值，取采样周期内绝 对值最大的瞬时变化率作为驱动轴振动幅度的最大瞬时变化率；同时，导致驱动轴振动幅 度变化的原因可能有多种，包括正常运行过程导致的正常振动幅度以及异常故障导致的异 常振动幅度，而正常的振动幅度往往幅值较小且持续时间较长，因此需要对驱动轴振动幅 度的相邻两个采样时间点之间的时间间隔进行合理选择，经过研究人员调试，相邻两个采 样时间点之间的时间间隔选定在〇. Is至2. 5s (s为时间单位：秒）之间最为合适。
[0072] 在所述采样周期内，将获取到的瞬时变化率的绝对值之和作为驱动轴振动幅度的 累计变化率。
[0073] 驱动轴振动幅度的累计变化率计算公式如右所示
[0074] Sumroc是指驱动轴振动幅度的累计变化率，Xt是指米样时丨0」点t
所对应的驰动轴 振动幅度，Xt i是指与采样时间点t相邻的前一个采样时间点t-1所对应的驱动轴振动幅 度，n为所选取的采样时间点的数量，为了保证统计结果的准确性，在一个采样周期内，必然 要选取多个采样时间点。由于\可能小于X t i，而驱动轴振动幅度的累计变化率反映了驱动 轴振动幅度的变化趋势，因此，为了准确地反映驱动轴振动幅度的变化趋势，在统计驱动轴 振动幅度的累计变化率时，需要比较瞬时变化率的绝对值，即\和X t :的差与间隔时间A t 的比值的绝对值。上述驱动轴振动幅度的累计变化率统计方法可能比较复杂，因此在实际 统计驱动轴振动幅度的累计变化率时，也可以将采样时间平均分成若干时间段，计算每个 时间段所对应的驱动轴振动幅度的平均变化率，将各个时间段所对应的驱动轴振动幅度的 平均变化率累加，作为该采样周期内轴振动幅度的累计变化率。
[0075] 对于驱动轴振动幅度的方差的计算则为：在所述采样周期内，按预设时间间隔对 所述驱动轴振动幅度信号进行采样，获取每个采样时间点所对应的驱动轴振动幅度，取所 述每个采样时间点对应的驱动轴振动幅度与驱动轴振动幅度期望值之差的平方的平均值， 作为所述驱动轴振动幅度的方差。
[0076] 所述驱动轴振动幅度的方差的公式如右所示：
[0077] 其中，s2为驱动轴振动幅度的方差，J为驱动轴振动幅度期望值，该驱动轴振动幅 度期望值可以在气体压缩机正常工作的情况下，对驱动轴振动幅度进行统计得来。具体地， 可以在气体压缩机正常工作情况下，将驱动轴振动幅度的平均值作为驱动轴振动幅度期望 值，公式中， Xl，x2……xn为该采样周期内选取的每个采样时间点所对应的驱动轴振动幅度， n为该采样周期内，采样时间点的选取数量。实际应用中，s 2的值越小，说明驱动轴振动幅 度的振动越稳定，波动程度越小。
[0078] 综上，通过检测驱动轴振动幅度的最大瞬时变化率、累计变化率和/或方差，能够 对驱动轴振动幅度进行全面、多样的检测，相较于【背景技术】中只检测驱动轴振动信号的振 动幅度的检测方法，能够全面反映驱动轴振动变化情况，从而能够预警空气压缩机将要出 现的异常情况。
[0079] 步骤S130,将所述最大瞬时变化率、累计变化率和/或方差分别与各自的预设报 警阈值进行比较。
[0080] 其中，所述各自的预设报警阈值可以分为多组，分别对应不同的报警等级，例如可 以由低到高，依次将最大瞬时变化率的预设报警阈值设为三等，分别对应由低到高的报警 等级，当最大瞬时变化率达到第一预设报警阈值时，相关的报警装置可以发出绿色预警信 号；当最大瞬时变化率达到第二预设报警阈值时，相关的报警装置可以发出蓝色预警信号； 当最大瞬时变化率达到第三预设报警阈值时，相关的报警装置可以发出红色预警信号。
[0081] 步骤S140,若所述最大瞬时变化率、累计变化率和/或方差大于或等于各自的预 设报警阈值，则生成并发出所述气体压缩机的预警信息。
[0082] 驱动轴振动幅度的最大瞬时变化率反映了驱动轴振动幅度的跳变剧烈程度，在检 测驱动轴振动幅度时，由上述公式：roc = (xt_xt J/A t可知，即使两个采样点之间间隔时 间较短，在驱动轴振动幅度较小的情况下，瞬时变化率的值也可能较大，因此通过测量驱动 轴振动幅度的最大瞬时变化率，能够了解驱动轴振动幅度的跳变剧烈程度，当驱动轴的最 大瞬时变化率大于或等于其预设报警阈值时，说明驱动轴振动幅度跳变剧烈，此时，生成并 发出驱动轴振动幅度跳变剧烈的预警信息，以提示相关操作人员进行处理。
[0083] 作为一种优选的实施例，图3是图2所示的气体压缩机的三级驱动轴振动幅度的 瞬时变化率的波形图，如图3所示，直线301代表三级驱动轴的振动幅度的预设报警阈值， 曲线302代表三级驱动轴的振动幅度的变化曲线，直线303代表实际采样的三级驱动轴振 动幅度差值的预设报警阈值，曲线304代表在采样周期内，相邻采样时间点之间的三级驱 动轴的振动幅度差值。由图3可知，在三级驱动轴振动幅度未达到该三级驱动轴振动幅度 报警阈值时，三级驱动轴振动幅度可能在较短时间内发生剧烈跳变，三级驱动轴振动幅度 差值可能大于或等于该三级驱动轴振动幅度差值的预设报警阈值，因此通过检测预定间隔 时间段内的驱动轴振动幅度差值，即驱动轴振动幅度的瞬时变化率，对驱动轴振动幅度的 小幅调变以及振动幅度曲线的曲线毛刺具有良好的检测及预警功能。
[0084] 而为了方便相关操作人员进行统计，可以判断采样周期内的最大瞬时变化率是否 大于或等于最大瞬时变化率的预设报警阈值，如果大于或等于最大瞬时变化率的预设报警 阈值，则生成并发出所述驱动轴振动幅度跳变剧烈的预警信息，以利于相关操作人员对驱 动轴振动幅度的跳变剧烈程度进行检测。
[0085] 驱动轴振动幅度的累计变化率能够反映驱动轴振动幅度的变动趋势，在观察驱动 轴振动幅度时，由上述公式
可知，累计变化率即在采样周期内，瞬 时变