[发明专利]旋转机械状态监测与故障诊断系统及方法

权利要求书

1.一种旋转机械状态监测与故障诊断系统，其特征在于，包括：数据采集子系统、全息谱分析子系统和空间振型分析子系统，其中：

数据采集子系统将采集到的模拟信号转换为数字信号并进行隔直、滤波处理后，送至全息谱分析子系统和空间振型分析子系统；

空间振型分析子系统是基于Visual Studio的空间振型分析子系统，包括轴系的空间振动状态曲线分析及相关的时域波形、频域幅值谱分析；

全息谱分析子系统和空间振型分析子系统对采集到的振动信号进行特征提取，进而根据提取出的振动信号特征诊断出旋转机械的故障类型，并最终决策旋转机械的健康状况并给出相应健康状况的处理建议；

所述数据采集子系统利用传感器将采集到的信号经隔直、滤波处理后送至全息谱分析子系统和空间振型分析子系统，空间振型分析子系统先进行时域波形和幅值谱的先行分析，初步确定旋转机械的转子系统可能的故障，进一步通过全息谱分析子系统和轴系空间振型分析子系统提取其故障特征并诊断出其故障原因。

2.根据权利要求1所述的旋转机械状态监测与故障诊断系统，其特征是，所述数据采集子系统包括：系统参数设置模块、采集参数设置模块、传感器参数设置模块，数据存储模块；其中：

系统参数设置模块设置每两次数据存储时间的间隔，选择报警数据的存储类型和数据文件的存储目录以及系统配置文件的存储目录；采集参数设置模块设置系统的采样点数、采样频率、最大显示时间、频率；

传感器参数设置模块能单独修改各个传感器的量程、类型、灵敏度、耦合方式、前置放大、高通滤波、低通滤波参数；

数据存储模块包括3种存储方式，峰峰值报警存储模式、等时间间隔定时存储模式、实时手动存储模式；

数据采集子系统对采集到的信号进行包括时域波形、幅值谱的初步分析和峰峰值报警监测、有效值报警检测，然后通过数据存储模块经数据分类存储以便进行进一步分析处理。

3.根据权利要求1所述的旋转机械状态监测与故障诊断系统，其特征是，所述基于Visual Studio的全息谱分析子系统包括：轴心轨迹分析模块、二维全息谱分析模块、三维全息谱分析模块、全息瀑布图分析模块；其中：

轴心轨迹分析模块将水平和垂直方向的径向传感器测得的转子振动信号进行融合，完整地描述转子的径向弯曲振动；

二维全息谱分析模块采用轴心轨迹分析方法和谱分析方法的结合，克服传统谱分析导致的振动信号的幅值和相位相互分离，转子在一个支承截面的水平和垂直的振动相互分离的缺陷；

三维全息谱分析模块，采用用三维全息谱进行信息描述，三维全息谱描述的是多个支撑截面的振动信息，利用三维全息谱来提取旋转机械的多轴系系统的故障特征；

全息瀑布图分析模块，采用用瀑布图或全息瀑布图进行信息描述，其中瀑布图是分析旋转机械启停机过程的有效工具，它实质上是升速或降速时各个幅值谱的叠加；全息瀑布图则是升速或降速时各转速下二维全息谱的叠加。

4.根据权利要求1所述的旋转机械状态监测与故障诊断系统，其特征是，所述全息谱分析子系统和空间振型分析子系统全部是在Visual Studio平台下实现。

5.根据权利要求1所述的旋转机械状态监测与故障诊断系统，其特征是，所述全息谱分析子系统和轴系空间振型分析子系统在旋转机械的启动和停机过程中则利用全息瀑布图来提取故障特征。

6.一种采用权利要求1所述系统进行的旋转机械状态监测与故障诊断方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步，首先在待监测的旋转机械上安装加速度、位移传感器、信号传输线；

第二步，在数据采集子系统中输入系统参数、采集参数、传感器参数，数据存储相关参数；

第三步，数据采集子系统将采集到的数据进行存储；

第四步，输入振动信号的采样点数N、采样频率Fs，要分析的截面数量A，要分析的频率分量的数量M以及要分析信号的幅值限制因子；利用全息谱分析子系统对采集到的信号进行处理分析，画出某个截面两个互相垂直方向对应的时域波形图，幅值谱图、轴心轨迹图、二维全息谱图、瀑布图、全息谱瀑布图；利用轴系空间振型分析子系统对采集到的信号进行处理分析画出各个截面某个方向对应的时域波形图，幅值谱图、空间振型图；

第五步，根据系统提取振动信号的特征诊断出旋转机械的健康状况，进而给出处理建议。