一种轧机早期温振在线监测诊断系统及方法与流程

本发明属于轧机诊断，涉及一种轧机早期温振在线监测诊断系统及方法。

背景技术：

1、轧机是对金属进行轧制的设备，目前，轧机的自动化程度已经达到了一个较高的水平，其结构复杂，而且实际运行过程具有高温、高压、高速等特点，一旦出现故障，就会产生链式反应，可能导致整个设备损坏，不仅造成巨大的经济损失，还有可能危及人身安全。因此要保证轧机的安全性和产品质量的稳定性，需要对整个轧机进行状态监测和诊断，轧机状态监测是对轧机涉及到的主要过程变量进行实时监控，判断故障是否发生。轧机主要过程变量包括温度、速度、压力、液压参数、轧机部件振动、主要零件(如齿轮、轴承等)磨损程度等。其中振动信号是一个非常重要的轧机状态信号，轧机振动产生的原因多种多样，轧机振动可能导致的问题轧制作业的质量，例如会造成钢材厚度波动和表面振痕，此外轧机振动还会产生非常强烈的噪声，恶化操作环境。因此非常有必要针对轧机的温度和振动状态进行监测，避免生产事故发生。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种轧机早期温振在线监测诊断系统及方法，实现对轧机健康状态的在线监测。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、方案一、一种轧机早期温振在线监测诊断系统，其包括数据采集及预警报警模块、设备状态诊断及显示模块以及远程分析存储模块。

4、其中数据采集及预警报警模块用于采集轧机部件的振动和温度数据并传输数据至设备状态诊断及显示模块，同时根据设备状态诊断及显示模块的指令启动警报。

5、设备状态诊断及显示模块对振动和温度数据进行分析以判断轧机健康状态，同时将振动和温度数据及轧机健康状态信息上传至远程分析存储模块。

6、远程分析存储模块将振动和温度数据及轧机健康状态信息进行存储，同时供给专家远程诊断。

7、可选地，数据采集及预警报警模块包括温振一体传感器、蓝牙模块和预警报警器；温振一体传感器用于采集轧机部件的振动和温度数据；蓝牙模块与所述设备状态诊断及显示模块信号连接，将振动和温度数据上传至设备状态诊断及显示模块，同时接收设备状态诊断及显示模块的预警报警指令；预警报警器根据预警报警指令发出光报警信号。

8、可选地，设备状态诊断及显示模块包括5g通信模块、rom存储模块、cpu处理器、图像采集模块、蓝牙模块和显示模块；5g通信模块实现与远程分析存储模块间的数据交互；cpu处理器用于处理振动和温度数据实现对轧机健康状态的诊断；图像采集模块用于采集轧机测点的图像数据；蓝牙模块实现与数据采集及预警报警模块的信号连接；显示模块用于显示轧机的状态信息。

9、可选地，远程分析存储模块包括上位机和云服务器；云服务器通过5g通信实现与设备状态诊断及显示模块的数据交互，存储设备状态信息及设备数据；上位机用于显示设备状态及数据。

10、方案二、用于方案一所述系统的轧机早期温振在线监测诊断方法，该方法包括以下步骤：

11、s1、确定轧机监测测点，采集测点位置的图像数据；

12、s2、通过温振一体传感器采集测点处的温度和振动数据，并通过蓝牙将数据上传至设备状态诊断及显示模块；

13、s3、在设备状态诊断及显示模块中通过cpu处理器对温度和振动数据进行处理，判断测点处温度信号是否超过温度阈值，同时判断振动信号的时域指标、频域特征和时频域特征是否超过阈值；

14、s4、温度或振动指标超过预警阈值时，设备状态诊断及显示模块通过蓝牙向预警报警器下达预警指令，预警报警器黄灯亮；超过报警阈值时，预警报警器红灯亮；否则，预警报警器绿灯亮；

15、s5、设备状态诊断及显示模块通过5g网络实现与远程分析存储模块的通信，将温度和振动数据、时域指标、频谱特征、时频谱特征、报警信息和报警日期数据上传至云服务器；通过上位机对上传的数据进行显示实现远程监控，以供专家远程诊断，实现对温度和振动数据的远程监控与分析。

16、进一步地，步骤s3中，所述频域特征通过对振动信号傅里叶变换，同时对变换后得到的频谱进行倒频谱分析和包络频谱分析获得。

17、其中傅里叶变换如下式：

18、

19、式中，u表示时域信号。

20、倒频谱分析如下式：

21、g(u)＝fft-1[lg(fft(u))2]

22、包络频谱分析如下式：

23、e(u)＝fft[abs(hilbert(u))]

24、式中abs(·)表示取绝对值。

25、进一步地，步骤s3中，时频域特征通过对振动信号进行短时傅里叶变换获得：

26、

27、本发明的有益效果在于：本发明结构简单，当无需远程分析存储模块时，仅通过温振传感器和随身携带的智能设备即可完成对轧机的在线监测和诊断，成本低，使用方便，且诊断方法多，可从运行温度、时域、频域、时频域实现对轧机的综合监测和诊断，状态监测和诊断效果好。

28、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种轧机早期温振在线监测诊断系统，其特征在于：该系统包括数据采集及预警报警模块、设备状态诊断及显示模块以及远程分析存储模块；所述数据采集及预警报警模块用于采集轧机部件的振动和温度数据并传输数据至所述设备状态诊断及显示模块，同时根据所述设备状态诊断及显示模块的指令启动警报；设备状态诊断及显示模块对振动和温度数据进行分析以判断轧机健康状态，同时将振动和温度数据及轧机健康状态信息上传至所述远程分析存储模块；所述远程分析存储模块将振动和温度数据及轧机健康状态信息进行存储，同时供给专家远程诊断。

2.根据权利要求1所述的轧机早期温振在线监测诊断系统，其特征在于：所述数据采集及预警报警模块包括温振一体传感器、蓝牙模块和预警报警器；所述温振一体传感器用于采集轧机部件的振动和温度数据；所述蓝牙模块与所述设备状态诊断及显示模块信号连接，将振动和温度数据上传至设备状态诊断及显示模块，同时接收设备状态诊断及显示模块的预警报警指令；所述预警报警器根据预警报警指令发出光报警信号。

3.根据权利要求1所述的轧机早期温振在线监测诊断系统，其特征在于：所述设备状态诊断及显示模块包括5g通信模块、rom存储模块、cpu处理器、图像采集模块、蓝牙模块和显示模块；所述5g通信模块实现与所述远程分析存储模块间的数据交互；所述cpu处理器用于处理振动和温度数据实现对轧机健康状态的诊断；所述图像采集模块用于采集轧机测点的图像数据；所述蓝牙模块实现与所述数据采集及预警报警模块的信号连接；所述显示模块用于显示轧机的状态信息。

4.根据权利要求1所述的轧机早期温振在线监测诊断系统，其特征在于：所述远程分析存储模块包括上位机和云服务器；所述云服务器通过5g通信实现与所述设备状态诊断及显示模块的数据交互，存储设备状态信息及设备数据；所述上位机用于显示设备状态及数据。

5.用于权利要求1～4所述系统的轧机早期温振在线监测诊断方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的轧机早期温振在线监测诊断方法，其特征在于：步骤s3中，所述频域特征通过对振动信号傅里叶变换，同时对变换后得到的频谱进行倒频谱分析和包络频谱分析获得。

7.根据权利要求5所述的轧机早期温振在线监测诊断方法，其特征在于：步骤s3中，所述时频域特征通过对振动信号进行短时傅里叶变换获得。

技术总结
本发明涉及一种轧机早期温振在线监测诊断系统及方法，属于轧机诊断技术领域。该系统包括数据采集及预警报警模块、设备状态诊断及显示模块以及远程分析存储模块。其中数据采集及预警报警模块用于采集轧机部件的振动和温度数据并传输数据至设备状态诊断及显示模块，同时根据设备状态诊断及显示模块的指令启动警报。设备状态诊断及显示模块对振动和温度数据进行分析以判断轧机健康状态，同时将振动和温度数据及轧机健康状态信息上传至远程分析存储模块。远程分析存储模块将振动和温度数据及轧机健康状态信息进行存储，同时供给专家远程诊断。本发明可从运行温度、时域、频域、时频域实现对轧机的综合监测和诊断，状态监测和诊断效果好。

技术研发人员：石海阳,龙灏,李新有,陈将
受保护的技术使用者：中冶赛迪技术研究中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15