[发明专利]一种针对轧机轧钢过程冲击振动信号的预处理方法

说明书

一种针对轧机轧钢过程冲击振动信号的预处理方法，包括以下步骤：步骤1，采集轧机设备零部件上的振动数据，从振动数据中提取振动异常因子特征；步骤2，判断振动异常因子是否大于等于限定阈值，若满足大于等于条件，则该组振动波形数据受轧机轧钢冲击影响，需将数据过滤删除；反之，则该组振动波形数据正常，无需过滤，需保留。本发明实现了轧钢过程冲击振动信号的过滤预处理。本发明通过从振动信号中提取异常因子特征，用以表征信号中包含的冲击波数量，进而通过冲击波数量甄别轧钢冲击与设备真实异常故障，以此将轧钢冲击的振动信号过滤预处理。

技术领域

本发明属于机械设备状态监测与预测性维护领域，具体涉及一种针对轧机轧钢过程冲击振动信号的预处理方法。

背景技术

目前钢铁冶金行业在制造领域占有越来越重要的地位，而轧钢机械设备在钢铁冶金行业是常见的主机设备。轧机一般由驱动电机、齿轮机座、齿轮箱、主联轴器等组成，轧机工作环境复杂多变，一般具有变速、变载、变工况的工作特点，导致轧机设备较易出现各类机械故障，最终影响整条产线正常运行导致严重的经济损失。因此轧机的运行状态监测主要手段为振动监测，轧机天然工作特性使其在轧钢过程中出现冲击，振动传感器将会拾取到轧钢冲击，轧钢冲击的存在导致该组振动信号提取的信号特征难以表征设备真实运行状态，振动信号频谱也难以区分设备中的真实周期性成分和故障频谱成分。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对轧机轧钢过程冲击振动信号的预处理方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种针对轧机轧钢过程冲击振动信号的预处理方法，包括以下步骤：

步骤1，采集轧机设备零部件上的振动数据，从振动数据中提取振动异常因子特征；

步骤2，判断振动异常因子是否大于等于限定阈值，若满足大于等于条件，则该组振动波形数据受轧机轧钢冲击影响，需将数据过滤删除；反之，则该组振动波形数据正常，无需过滤，需保留。

进一步的，步骤1中，需检测的振动数据来源于轧机设备关键零部件上安装的振动传感器所采集的振动信号；其中轧机设备关键零部件主要有轴承、减速箱齿轮；采集的振动信号包括：速度信号、加速度信号，采集到的振动信号记为vib。

进一步的，提取振动数据对应的振动异常因子特征步骤如下：

1)初始化振动异常因子anmfactor为0；

2)对振动数据所有元素取绝对值，通过取绝对值，将振动波形向上翻折至非负方向，将有利于处理振动数据正负方向不完全对称的数据，同时为计算异常因子做好预处理工作；

3)将振动数据vib规范化处理至0-10区间；规范化处理至0-10区间是后续向上取整数的预处理步骤；

4)将振动波形数据均分为K份，计算每一份数据的最大值，最终将所有计算得到的最大值组成峰值序列pkarr；

5)对pkarr所有元素向上取整得到整数峰值序列intpkarr；其中向上取整是针对包含小数的数值而言，具体为取大于该值最小的整数；

6)计算intpkarr数组的众数pkmode和最大值pkmax；

7)判断pkmax除以pkmode的结果是否大于异常阈值；若满足，则继续后续计算步骤；反之，则直接输出振动异常因子结果；异常阈值取值大于等于2，即表示振动信号中的最大值与信号的众数差异较大，倍数大于等于2；

8)获取intpkarr中所有大于pkmode的元素对应下标pkidxarr；

9)判断pkidxarr数组长度是否大于1，若大于1，则继续进入后续计算流程；反之，则将leaveonenum置0，并且直接进入步骤11计算异常因子；