一种驱动组件传动带的剩余寿命计算方法及装置与流程

本发明涉及发电机组故障检测技术领域，具体涉及一种驱动组件传动带的剩余寿命计算方法及装置。

背景技术：

发电机组等驱动组件安装传动带时要有一定的张紧力，来保证传动带的传动性能和变桨效率。若张紧力不足，机组在运行时，传动带容易受到冲击发生断裂；张紧力过大，传动带和驱动轮齿槽啮合不良，也会降低传动带循环次数。且传动带在恶劣的环境条件下，会发生氧化、腐蚀以及老化等变化，使得传动带的刚度和张紧力变小，当张紧力减小到一定程度时，也会使得传动带发生断裂，导致发电机组失效。

现有的传动带检验方法，都是在传动带安装时，用张紧力要求限值计算传动带长边和短边的固有频率限值，一边调整预紧装置，一边用频率计测量传动带长边和短边的固有频率，最终使其达到频率要求，从而使传动带达到最佳的运行状态。而在机组投入运行后，则只能通过人工观察传动带的外表的损伤大小来判断传动带是否满足工况要求，且并不能检测到传动带内部的损伤，也不能预测到传动带的剩余循环次数。并且，为保证传动带的正常工作状态，需定期对其进行检修和查看，对检测周期要求比较高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种驱动组件传动带的剩余寿命计算方法及装置，实现实时地计算出传动带的剩余使用寿命，能够实时、高效、准确地了解传动带的使用情况。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种驱动组件传动带的剩余寿命计算方法，获取传动带的当前固有频率，根据该当前固有频率对应计算传动带当前的应力幅值，基于应力幅值与传动带的循环次数的关系，可由该当前的应力幅值计算得出该传动带的循环次数，而循环次数即可反应传动带的使用寿命。通过上述过程，可通过传动带的固有频率自动、实时地计算出传动带的剩余使用寿命，能够实时、高效、准确地了解传动带的使用情况，为确定检修传动带的时间提供依据。

结合第一方面，在本发明第一方面第一实施方式中，根据当前固有频率计算对应的当前应力幅值的过程，包括：通过固有频率与张紧力的计算公式，计算该当前固有频率对应的第一张紧力；基于传动带的等效弹性模量与张紧力的正比关系，确定第一张紧力对应的第一等效弹性模量；获取传动带的交变载荷的当前载荷幅值，根据第一等效弹性模量及当前载荷幅值计算当前固有频率对应的当前应力幅值。其中，该应力幅值等于交变载荷的最大值与最小值的差值与等效弹性模量的比值。通过上述过程，能够将固有频率与等效弹性模量、应力值相关联，从而进一步确定应力值与循环次数的关系。

结合第一方面，在本发明第一方面第二实施方式中，预设的应力幅值与循环次数的关系可通过以下步骤确定：获取传动带的不同状态下的交变载荷与循环次数；对不同状态下的交变载荷与循环次数进行拟合，确定交变载荷与循环次数的关系曲线；根据交变载荷与应力幅值关系，以及该交变载荷与循环次数的关系曲线确定应力幅值与循环次数的关系曲线。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种驱动组件传动带的剩余寿命计算装置，该计算装置主要包括：当前固有频率获取模块、当前应力幅值计算模块及循环次数计算模块，其中，当前固有频率获取模块用于获取传动带的当前固有频率，当前应力幅值计算模块用于根据该当前固有频率对应计算传动带当前的应力幅值，基于应力幅值与传动带的循环次数的关系，可由循环次数计算模块根据该当前的应力幅值计算得出该传动带的循环次数，而循环次数即可反应传动带的使用寿命。通过上述过程，可通过传动带的固有频率自动、实时地计算出传动带的剩余使用寿命，能够实时、高效、准确地了解传动带的使用情况，为确定检修传动带的时间提供依据。

结合第二方面，本发明第二方面第一实施方式中，该当前应力幅值计算模块包括：张紧力计算子模块，用于计算当前固有频率对应的第一张紧力；等效弹性模量确定子模块，用于确定第一张紧力对应的第一等效弹性模量；当前应力幅值计算子模块，用于获取传动带的交变载荷的当前载荷幅值，根据第一等效弹性模量及当前载荷幅值计算当前固有频率对应的当前应力幅值。其中，该应力幅值等于交变载荷的最大值与最小值的差值与等效弹性模量的比值。通过当前应力幅值计算模块的各个子模块，能够将固有频率与等效弹性模量、应力值相关联，从而进一步确定应力值与循环次数的关系。

结合第二方面，在本发明第二方面第二实施方式中，循环次数计算模块通过以下步骤确定预设的应力幅值与循环次数的关系：获取传动带的不同状态下的交变载荷与循环次数；对不同状态下的交变载荷与循环次数进行拟合，确定交变载荷与循环次数的关系曲线；根据交变载荷与应力幅值关系，以及该交变载荷与循环次数的关系曲线确定应力幅值与循环次数的关系曲线。

根据第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的驱动组件传动带的剩余寿命计算方法。

根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的驱动组件传动带的剩余寿命计算方法。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1a为本发明实施例的驱动组件传动带的剩余寿命计算方法的一个具体示例的流程图；

图1b为本发明实施例的驱动组件的一个具体示例的结构示意图；

图2为本发明实施例的应力幅值与循环次数的关系曲线的一个具体示例的流程图；

图3为本发明实施例的驱动组件传动带的剩余寿命计算装置的一个具体示例的结构示意图；

图4为本发明实施例的计算机设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1a所示，是本发明实施例的驱动组件传动带的剩余寿命计算方法的流程图，该方法可应用于发电机组的驱动组件中，如图1b所示，该驱动组件主要包括：驱动轮2、张紧轮3、驱动法兰4及传动带1，驱动轮2与驱动法兰4通过传动带1传动相连，张紧轮3设置于传动带1的松边上，在实际应用中，该张紧轮的数量可不限于设置一个，根据实际情况进行调整。本领域技术人员可以理解，图1b中示出的驱动组件结构并不构成对驱动组件的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

本发明实施例的驱动组件传动带的剩余寿命计算方法主要包括以下步骤：

步骤s101：获取传动带的当前固有频率。

对于该驱动组件的结构，驱动轮与驱动法兰之间设置的传动带主要包括两部分：在驱动轮与驱动法兰之间的长边、及在张紧轮与驱动法兰之间的短边。

在对传动带进行循环次数的计算过程中，可仅检测该长边或短边其中之一，来计算传动带的循环次数。因此，在此步骤中，可以是检测传动带的长边对应的第一固有频率或是检测传动带的短边对应的第二固有频率。可选地，在本发明的一些实施例中，也可以是分别计算长边或短边的循环次数，然后以循环次数较少的一方，作为传动带的循环次数。

可选地，在本发明的一些实施例中，针对传动带的长边或短边进行循环次数计算的过程应当是相同的，以下以针对传动带长边的计算过程为例进行说明。

步骤s102：根据当前固有频率计算对应的当前应力幅值。

首先，根据固有频率与张紧力的计算公式(1)计算当前固有频率对应的第一张紧力：

其中，f为传动带的固有频率，p为张紧力，l为传动带长度，m为齿形带质量。

在计算得到第一张紧力后，根据张紧力与等效弹性模量的关系确定第一张紧力对应的第一等效弹性模量。可选地，在本发明的一些实施例中，可通过有限元分析，建立驱动组件的有限元模型，根据该有限元模型，得到等效弹性模量与张紧力成正比关系，并且，基于等效弹性模量与张紧力的正比关系，根据第一张紧力确定第一张紧力对应的第一等效弹性模量。

然后，根据该有限元模型，获取传动带的交变载荷的当前载荷幅值，其中，该当前载荷幅值是指当前时刻，施加在传动带长边上的交变载荷的最大值及最小值的差值。然后，根据第一等效弹性模量及当前载荷幅值计算当前固有频率对应的当前应力幅值。具体地，当前应力幅值等于当前载荷幅值与第一等效弹性模量的比值。

步骤s103：通过预设的应力幅值与循环次数的关系，根据当前应力幅值计算传动带的循环次数。

可选地，在本发明的一些实施例中，该预设的应力幅值与循环次数的关系可通过以下步骤确定：

获取传动带在不同的交变载荷作用下的循环次数。可选地，在本发明的一些实施例中，可以是通过疲劳实验测得不同交变载荷与循环次数，对不同状态下的交变载荷与循环次数进行拟合，确定交变载荷与循环次数的关系。

然后，由于应力幅值为交变载荷的最大值与最小值的差与等效弹性模量的比值，因此，基于确定的交变载荷与循环次数关系，可进一步确定应力幅值与循环次数的关系，并且生成应力幅值与循环次数的关系曲线，如图2所示，其中，该曲线图中，横坐标为传动带的循环次数，纵坐标为应力幅值。理论s/n曲线表示理想状态下的应力幅值与循环次数的关系曲线；构建s/n曲线为通过本发明实施例的驱动组件传动带的剩余寿命计算方法生成的应力幅值与循环次数的关系曲线。图2中示出的新带、旧带两个点，为举例说明循环次数与应力幅值的关系，新带测点受到的应力幅值在应力幅值δσ^*a以下，可以认为，在该应力幅值δσ^*a以下时，传动带的循环次数接近于无限次；旧带测点受到的应力幅值δσa在应力幅值δσ^*a以上，从该曲线图中可以观察到，此时传动带的循环次数受到应力的影响较大。

根据上述过程确定的应力幅值与循环次数的关系曲线，则可将步骤s102中计算得到的当前应力幅值代入该关系曲线，从而计算得到该传动带

当前的循环次数。在本发明实施例中，是通过该循环次数来表征该传动带的剩余使用寿命。例如，一条全新的传动带的使用寿命为5年(60个月)，其可循环次数为60n次。在投入运行一段时间后，通过本发明实施例的驱动组件传动带的剩余寿命计算方法，根据其当前的应力幅值计算得到当前的循环次数为20n次，则表明，该传动带在经过一段时间的使用，其剩余使用寿命为5年的1/3，即20个月。此时，相关工作人员则可进行记录，在继续使用快20个月时，对该传动带进行测试、维修或更换。

在实际应用中，上述实施例所述的传动带可以为齿形带，但也可为其他类型的传动带，例如v带、多楔带等，均可通过本发明实施例的驱动组件传动带的剩余寿命计算方法计算其循环次数，以表征其剩余的使用寿命。

本发明实施例的驱动组件传动带的剩余寿命计算方法，可通过传动带的固有频率自动、实时地计算出传动带的剩余使用寿命，能够实时、高效、准确地了解传动带的使用情况，为确定检修传动带的时间提供依据。

本发明实施例还提供一种驱动组件传动带的剩余寿命计算装置，该驱动组件传动带的剩余寿命计算装置用于计算发电机组的驱动组件中的传动带的剩余使用寿命。该驱动组件主要包括：驱动轮、张紧轮、驱动法兰及传动带，驱动轮与驱动法兰通过传动带传动相连，张紧轮设置于传动带的松边上，在实际应用中，该张紧轮的数量可不限于设置一个，根据实际情况进行调整。如图3所示，本发明实施例的驱动组件传动带的剩余寿命计算装置主要包括：

当前固有频率获取模块301，用于获取传动带的当前固有频率；详细内容参考步骤s101所述。

当前应力幅值计算模块302，用于根据当前固有频率计算对应的当前应力幅值；详细内容参考步骤s102所述。

循环次数计算模块303，用于通过预设的应力幅值与循环次数的关系，根据所述当前应力幅值计算所述传动带的循环次数；详细内容参考步骤s103所述。

本发明还实施例提供一种计算机设备，图4是本发明实施例提供的计算机设备的硬件结构示意图，如图4所示，该计算机设备包括一个或多个处理器410以及存储器420，图4中以一个处理器410为例。

该计算机设备还可以包括：输入装置430及输出装置440。

处理器410、存储器420、输入装置430及输出装置440可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。

处理器410可以为中央处理器(centralprocessingunit，cpu)。处理器410还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器420作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的驱动组件传动带的剩余寿命计算方法对应的程序指令/模块(例如，图3所示的当前固有频率获取模块301、当前应力幅值计算模块302、循环次数计算模块303等)。处理器410通过运行存储在存储器420中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例所述的驱动组件传动带的剩余寿命计算方法。

存储器420可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据检测驱动组件中的传动带的装置的使用所创建的数据等。此外，存储器420可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器420可选包括相对于处理器410远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至驱动组件传动带的剩余寿命计算装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置430可接收用户输入的查询请求(或其他数字或字符信息)，以及产生与驱动组件传动带的剩余寿命计算装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置440可包括显示屏等显示设备，用以输出计算结果。

在本发明实施例中，可通过传感器等设备获取传动带的当前固有频率、张紧力等数据。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器420中，当被所述一个或者多个处理器410执行时，执行如图1a-图2所示的方法。

上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，具体可参见如图1a-图2所示的实施例中的相关描述。

本发明实施例还提供一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的驱动组件传动带的剩余寿命计算方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flashmemory)、硬盘(harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-statedrive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。