一种旋转机械轴检测预警方法、系统、设备及存储介质与流程

本发明属于旋转机械设备评估，具体涉及一种旋转机械轴检测预警方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

1、旋转机械设备评估技术，是指对旋转机械设备进行全面的、系统性的评估和鉴定的技术方法，它通过对旋转机械设备的性能、结构、材料以及运行状态等方面进行分析和检测，评估设备的可靠性、安全性、性能指标和剩余寿命等参数，为设备的维修、改造、更新和淘汰提供科学依据。

2、现有的旋转机械设备评估技术对于轴心轨迹的评估通常都是通过传感器采集位移信号并绘制得到轴心轨迹，再进行后续分析，而现有的传感器测量时存在大量的噪声干扰，导致测量结果与实际结果存在误差，而在对噪声信号进行去除时通常采用滤波器、软件滤波或小波分析的处理方式，此类方式均存在人为设定滤波阈值的过程，且现有的旋转机械设备评估技术在对轴心轨迹进行评估时通常采用人为评估或人为限定阈值的评估，比如在申请公开号为：“cn109556895a”的中国专利中，公开了“旋转机械的故障分析方法及装置”，该方案在采集振动信号时就缺少了对噪声信号的滤波处理，导致获取的振动信号偏离实际值，且用于判断是否故障的阈值均为预设阈值，涉及人为限定阈值，缺少科学依据，现有的旋转机械设备评估技术还存在对测量信号的滤波处理不够智能以及评估过程存在人为限定，导致旋转机械设备评估结果存在误差的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种旋转机械轴检测预警方法，以解决背景技术中提及的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明公开了一种旋转机械轴检测预警方法，包括如下步骤：

3、采集机械轴位移信号，对机械轴位移信号进行平滑处理，并提取特征信息；

4、根据特征信息生成机械轴正常工作状态下的数据，得到机械轴在正常工作状态下且处理噪声后的轴心轨迹图；

5、将正常工作状态下的轴心轨迹与轴心轨迹的上下限进行比较，得到偏差范围；

6、判断实时轴心轨迹是否在偏差范围内，若超出偏差范围则报警。

7、进一步地，采集机械轴位移信号包括：通过传感器进行机械轴位移信号的采集，所述传感器的采样频率大于所述机械轴旋转频率的第一倍数范围，每次采集机械轴位移信号的时间大于机械轴轴旋转周期的第一预设倍数。

8、进一步地，采集机械轴位移信号，对机械轴位移信号进行平滑处理包括：

9、采集机械轴水平位移信号与垂直位移信号，对机械轴的水平位移信号和垂直位移信号进行周期分切；

10、对分切后数据组中的相同数据取均值，得到平均水平位移数据与平均垂直位移数据；

11、根据平均水平位移数据与平均垂直位移数据绘制机械轴运动过程中的轴心轨迹。

12、进一步地，按照机械轴的实际转速，计算机械轴旋转一周的时间，时间的计算公式如下：

13、

14、其中：为机械轴的旋转周期，单位为， 为机械轴的转速，单位为，

15、机械轴每旋转一周得到的数据个数为；

16、其中：为机械轴旋转一周得到的数据个数；为采样率；

17、将一次测量得到的总数据个数分为数据个数为的若干组，组数为，给每一组数据依次编号，编号为第1个数到第个数，取每一数据组编号相同的数据，求平均值与，与的计算公式如下：

18、

19、

20、其中，至为机械轴旋转一周后在水平方向上第i数据组内的组数1的数据至组数p的数据，至为机械轴旋转一周后在垂直方向上第i数据组内的组数1的数据至组数p的数据，，为机械轴旋转一周后在水平方向上取相同编号计算得到的均值，为机械轴旋转一周后在垂直方向上取相同编号计算得到的均值，

21、机械轴旋转一周的水平位置方向数据经上述计算后得到的位移数据为，垂直位置方向数据经上述计算后得到的位移数据为。

22、进一步地，根据特征信息生成机械轴正常工作状态下的数据包括：根据正常工作状态下的轴心轨迹确定水平位移信号的上下限数据与垂直位移信号的上下限数据；

23、机械轴正常工作状态下的轴心轨迹位于机械轴正常工作状态下的轴心轨迹与上下限轴心轨迹的范围内，机械轴正常工作状态下的轴心轨迹为机械轴正常工况下采集的机械轴轴心轨迹信息。

24、进一步地，将正常工作状态下的轴心轨迹与轴心轨迹的上下限进行比较，得到偏差范围包括：水平位移信号的上下限数据与竖直位移信号的上下限数据的确定方法如下：

25、取机械轴正常工作状态下的数据，每一个数据对应着机械轴的一个位置，机械轴旋转一周的数据有个，因此机械轴旋转一周会有个位置的水平位移数据和垂直位移数据，而每个位置上的数据有个，个数据相当于相同位置的次测量，在测量采样时间内，个数据符合正态分布，其标准差为，水平标准差为，垂直标准差为；

26、每个位置水平位移数据的上限数据为：

27、

28、每个位置水平位移数据的下限数据为：

29、

30、每个位置垂直位移数据的上限数据为：

31、

32、每个位置垂直位移数据的下限数据为：

33、；

34、综合得到水平偏差范围为(,)，垂直偏差范围为(,)。

35、进一步地，判断实时轴心轨迹是否在偏差范围内包括：

36、实时获取轴心轨迹并标记为实时轴心轨迹，计算其对应的垂直位移量以及水平位移量；

37、查找垂直位移量是否处于垂直偏差范围内，若是，则输出垂直位移正常信号；若否，则输出垂直位移异常信号；

38、查找水平位移量是否处于水平偏差范围内，若时，则输出水平位移正常信号；若否，则输出水平位移异常信号；

39、若输出垂直位移异常信号，则发送垂直位移报警信号；若输出水平位移异常信号，则发送水平位移报警信号。

40、第二方面，本发明提供一种旋转机械轴检测预警系统，其特征在于，包括机械轴检测模块、数据分析模块以及报警模块；所述机械轴检测模块以及报警模块分别与数据分析模块数据连接；

41、所述机械轴检测模块用于采集机械轴位移信号；

42、所述数据分析模块包括特征信息提取单元、轴心轨迹分析单元、偏差范围分析单元以及报警分析单元；所述特征信息提取单元用于对机械轴位移信号进行平滑处理，并提取特征信息；所述轴心轨迹分析单元用于根据特征信息生成机械轴正常工作状态下的数据，得到机械轴在正常工作状态下且处理噪声后的轴心轨迹图；所述偏差范围分析单元用于将正常工作状态下的轴心轨迹与轴心轨迹的上下限进行比较，得到偏差范围；所述报警分析单元用于判断实时轴心轨迹是否在偏差范围内；

43、所述报警模块用于发送报警信息。

44、第三方面，本技术提供一种电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如上所述方法中的步骤。

45、第四方面，本技术提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，运行如上所述方法中的步骤。

46、与现有技术相比，本发明的旋转机械轴检测预警方法具有以下优点：

47、本发明通过采集旋转机械的位移信号后提取特征信息，再根据特征信息自动生成对应状态下的轴心轨迹，优势在于，可以适配任何旋转机械，无需进行人工干预，提高了采集信息的泛用性以及智能性；

48、本发明通过对旋转设备的旋转周期的数据进行分组的方法，并通过每组数据的统计分析，滤除了由于测量误差、高频干扰等因素带来的噪声信息，优势在于，该方法在进行滤波处理时不需要人为干预，仅需要按照要求进行数据采集，即可消除噪声信号的干扰，提高了分析数据的准确性以及智能性；

49、本发明通过对正常工作状态下的旋转机械进行数据采集及分析，通过多组数据录入坐标图中分析其分布特征，再根据分布特征计算得到轴心轨迹在水平以及垂直方向上的上下限数据，再根据旋转机械的实时轴心轨迹与水平以及垂直方向上的上下限数据进行比对，判断旋转机械是否异常，优势在于，通过一系列数据采集、分析以及计算得到水平偏差范围以及垂直偏差范围，去除了人为设定阈值的情况，且所得阈值具有科学依据，提高了预警分析的准确性以及智能性。