[发明专利]一种基于气压脉动信号风机故障监测系统

权利要求书

1.一种基于气压脉动信号风机故障监测系统，其特征在于，整个系统由高频脉动传感器(1)、高频测量模块(2)和分析模块(3)三部分组成；所述高频脉动传感器(1)设置于风机处，用于测量高频气压脉动信号；所述高频测量模块(2)通过高频气压采集，实现模拟信号与数字信号的转换；所述分析模块(3)接收所述高频测量模块(2)的信号后，对风机进行故障预警和诊断；其系统运行的整体流程为：S1：从气流高频脉动信号中获取风机的实时气流脉动波形数据；S2：判断实时信号是否为故障信号；S3：经过步骤S2的判断后，若实时波形不满足预设的故障指标，则视为正常，退出后续的监测；S4：经过步骤S2的判断后，若实时信号满足预设的故障指标，则开始进行标准频谱特征匹配；S5：在进行验证前，需要对数据进行处理，将实时数据转化为频谱数据；S6：在进行特征频谱匹配前，对频率进行归一化处理，以叶片通过频率作为基准频率，作为对比验证的基础；S7：在步骤S6的基础上进行特征匹配；S8：判断步骤S7所计算的相关系数是否均大于预设阀值。

2.根据权利要求1所述的一种基于气压脉动信号风机故障监测系统，其特征在于，S2：判断实时信号是否为故障信号的具体方法为：计算实时波形数据的峰峰值、平均值和均方根值，当各指标均大于等于各自预设阀值后，则认为该实时波形属于故障波形。

3.根据权利要求2所述的一种基于气压脉动信号风机故障监测系统，其特征在于，其中峰值、平均值和均方根值的计算方法分别为：

峰值：

平均值：

均方根值：

其中，x_i表示实时波形上的点，n表示数据点数量。

4.根据权利要求1所述的一种基于气压脉动信号风机故障监测系统，其特征在于，S5：在进行验证前，对数据进行处理，将实时数据转化为频谱数据的变换方法为傅里叶变换。

5.据权利要求4所述的一种基于气压脉动信号风机故障监测系统，其特征在于，傅里叶变换方法如下：

其中{x_n}为时域波形，X(ω)为变换后的频谱数据。

6.根据权利要求1所述的一种基于气压脉动信号风机故障监测系统，其特征在于，S6：在进行特征频谱匹配前，需要对频率实现归一化处理，以叶片通过频率作为基准频率，作为对比验证的基础。

7.根据权利要求6所述的一种基于气压脉动信号风机故障监测系统，其特征在于，叶片通过频率计算方法为：

其中N为风机叶片数量，rpm为风机转速。

随后实现频率的归一化：

w_i＝ω_i/f

其中w_i为归一化后的频率数据，ω_i为基础频谱数据，f为叶片通过频率；随后以叶片通过频率作为标准频率信号，对频率信号进行归一化处理。

8.根据权利要求1所述的一种基于气压脉动信号风机故障监测系统，其特征在于，S7：在步骤S6的基础上进行特征匹配，具体方法为：将实时频谱与标准频谱数据进行互相关系数计算，计算方法为：

归一化互相关系数：

互相关函数：

期望或均值：

方差：

其中，x_i表示实时频谱上的点，n表示数据点数量，y_i表示标准频谱上的点。

9.根据权利要求1所述的一种基于气压脉动信号风机故障监测系统，其特征在于，S9：经过步骤S8的判断，若判断结果为“是”，则认为该实时波形为标准信号，频谱特征符合正常运行特征，属于正常的气流波动情况。

10.根据权利要求1所述的一种基于气压脉动信号风机故障监测系统，其特征在于，S10：经过步骤S8的判断，若判断结果为“否”，则认为风机出现气流脉动，属于异常工况，并提示预警。