[发明专利]一种电机滚动轴承故障诊断方法及其诊断系统

说明书

公开了一种电机滚动轴承故障诊断方法及其诊断系统，电机滚动轴承故障诊断方法包括径向X、前向Y、垂向Z三个方向的三维坐标系，在电机滚动轴承附近布置三向加速度传感器以获得三向振动信号，布置转速传感器和电流计以获取滚动轴承的转速脉冲信号和测量电机定子的电流信号，设置判断电流平稳度的最大允许偏差σsubgt;I/subgt;，设置判断转速平稳度的最大允许偏差σsubgt;V/subgt;，在T时间段内，通过预定条件截取转速及电流平稳工况下的振动数据；提取判定有效的T时间段内的三向振动数据Acc，分别计算三向振动数据的标准差以及分别计算三个方向复合时域指标；测试获得阈值表，获得的三个方向的复合时域指标与所述阈值表进行比对得出故障程度并进行报警。

技术领域

本发明属于信号处理分析与故障诊断技术领域，特别是涉及一种电机滚动轴承故障诊断方法及其诊断系统。

背景技术

电机是铁路机车的核心部件，其中的轴承对运行安全至关重要，因此对电机轴承进行实时监测及故障诊断是保证机车可靠运行的关键，此外，在严重故障发生前对故障进行预警与诊断，可对电机维修提供重要参考，从而减小运行与维护成本。

现有的电机滚动轴承故障诊断方法虽然能实时对电机轴承状态进行监测预警，但是通常采用固定的阈值对故障程度进行报警，所以漏报及误报率高；此外，由于传统的电机滚动轴承故障诊断方法大多基于共振解调技术，滤波器的选择严重影响故障特征的提取效果，经常造成诊断失败。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种电机滚动轴承故障诊断方法及其诊断系统，能很好地解决传统方法中信号提取效果差，故障诊断准确率低的问题，通过采用阈值表、自适应解调技术以及基于三向传感器振动数据的综合分析方法对电机轴承早期故障特征进行准确提取、报警以及诊断。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现：

本发明的一方面，一种电机滚动轴承故障诊断方法，包括如下步骤：

第一步骤：设置包括径向X、前向Y、垂向Z三个方向的三维坐标系，在电机滚动轴承附近布置三向加速度传感器以获得三向振动信号，其中，设置每次进行分析的信号时长为T，三向振动信号表示为振动向量矩阵Acc＝[Acc_x，Acc_y，Acc_z]，其中，Acc_x、Acc_y和Acc_z分别表示X、Y、Z三向上的振动向量；

第二步骤：布置转速传感器和电流计以获取滚动轴承的转速脉冲信号和测量电机定子的电流信号，其中，转速脉冲信号表示为转速向量V，定子的电流信号表示为电流向量I；

第三步骤：设置判断电流平稳度的最大允许偏差σ_I，设置判断转速平稳度的最大允许偏差σ_V，在T时间段内，通过如下预定条件截取转速及电流平稳工况下的振动数据：

其中，max与min分别表示求解最大值与最小值的数学运行，若判定为无效数据，则丢弃T时间段内存储的振动向量矩阵Acc、转速向量V以及电流向量I；若评判结果为有效数据，记录振动向量矩阵Acc、转速平均值和电流平均值

第四步骤，提取第三步骤中判定有效的T时间段内的三向振动数据Acc，分别计算三向振动数据的标准差以及分别计算三个方向复合时域指标Amp：

其中，N表示T时间段内振动数据的总采样点数，x_i表示T时间段内第i个点的振动幅值，表示T时间段内振动数据的平均值，δ表示T时间段内所有数据的标准差。