[发明专利]一种用于机械设备的数据处理方法、装置及系统

说明书

本发明实施例公开了一种用于机械设备的数据处理方法，包括：获取机械设备的振动信号和转速信号；基于振动信号和转速信号，得到振动信号的第一阶次谱；查找第一阶次谱中对应于输入轴转频边带的谱线；对于查找到的谱线，滤除其中幅值小于第一门限的谱线；以及基于滤除后的输入轴转频边带的谱线，计算输入轴的异常指标，异常指标用于判断输入轴是否发生异常和/或异常严重程度。本发明实施例还公开了相应的数据处理装置、系统及计算设备。

技术领域

本发明涉及机械设备的状态监测领域，尤其涉及一种用于机械设备的数据处理方法、装置及系统。

背景技术

阶次分析是旋转机械设备状态监测的重要手段，特别是对诸如齿轮箱之类的旋转机械设备。以齿轮箱为例，齿轮箱中的轴、齿轮和轴承在工作时会产生振动，若发生故障，会产生振动信号的调制现象，在振动信号的频谱上例如可以表现为在啮合频率或固有频率两侧出现与故障相关的转频边带。通过阶次分析可以将基频及其各次谐波分量清楚地区分开，有利于对与故障相关的转频边带的特征进行提取，从而能够有效发现异常、定位异常部件及识别异常严重程度。

目前，通常需要预先获取齿轮箱的参数，例如输入轴的转速频率(简称为转频)、齿轮齿数等，再根据获取到的参数计算出啮合频率，最后在振动信号的频谱中识别和提取啮合频率周围与异常相关的转频边带。

然而这种传统方法已经难以适应实际工业场景。实际工业场景下的现场存在各种定期或者不定期的检修维护、更换部件、更换齿轮等操作，再加上巨大的设备数量，使得详细的齿轮箱参数信息非常难以获取及维护，无法保持齿轮箱参数信息与现场实际情况吻合。而错误的参数信息会直接导致传统方法得出错误的结果，进而出现错误的结论。

并且，传统方法在复杂工况下还存在不稳定的问题。对于非稳态/变工况/变频设备，其工作时转速变化范围广、频率高，传统方法无论是使用平均转频、最高转频还是最低转频，相应计算出来的啮合频率等都存在偏差，为转频边带的识别和提取带来一定的误差和不稳定性。

因此，期望提供一种更为先进的用于机械设备的数据处理方案，能够在无相关参数的情况下更精确地监测设备异常。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种用于机械设备的数据处理方法、装置及系统，以力图解决或至少缓解上面存在的问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种用于机械设备的数据处理方法，包括：获取机械设备的振动信号和转速信号；基于振动信号和转速信号，得到振动信号的第一阶次谱；查找第一阶次谱中对应于输入轴转频边带的谱线；对于查找到的谱线，滤除其中幅值小于第一门限的谱线；以及基于滤除后的输入轴转频边带的谱线，计算输入轴的异常指标，异常指标用于判断所述输入轴是否发生异常和/或异常严重程度。

可选地，在根据本发明实施例的数据处理方法中，得到振动信号的第一阶次谱的步骤包括：基于转速信号，对振动信号进行等角度重采样，得到重采样信号；对重采样信号进行傅立叶变换，得到第一阶次谱。

可选地，在根据本发明实施例的数据处理方法中，滤除其中幅值小于第一门限的谱线的步骤包括：获取第一阶次谱的外轮廓；基于第一阶次谱的外轮廓和最大幅值，确定第一门限；将查找到的谱线中幅值小于第一门限的谱线的幅值置为零。

可选地，在根据本发明实施例的数据处理方法中，获取第一阶次谱的外轮廓的步骤包括：对第一阶次谱进行滤波；在滤波后的第一阶次谱的起点处设置窗口；确定窗口包含的谱线的最大幅值；将窗口包含的各谱线的幅值替换为窗口的最大幅值；将窗口移动预定步长；重复上述确定窗口的最大幅值、替换窗口包含的各谱线的幅值、以及移动窗口的步骤，直至窗口到达滤波后的第一阶次谱的终点，经过幅值替换处理后的各谱线形成第一阶次谱的外轮廓。

可选地，在根据本发明实施例的数据处理方法中，对第一阶次谱进行滤波的步骤包括：对第一阶次谱进行汉普尔滤波。