[发明专利]一种通过综合分析对高炉炉顶齿轮箱的故障诊断方法

摘要

本发明公开了一种通过综合分析对高炉炉顶齿轮箱进行故障诊断的方法，运用声发射信号分析、无线测温分析和油液分析对高炉炉顶齿轮箱进行故障诊断。首先，安装声发射传感器并设计应用于高炉炉顶齿轮箱的无线测温系统；实时采集声发射信号和无线温度信号，对采集的声发射信号依次作形态滤波、小波降噪和希尔伯特解调处理；对无线温度信号作趋势分析；通过定期的油液检测，对油样进行常规理化指标检测，并应用光谱、铁谱分析对油样中金属磨损物的成分和含量进行定性和定量分析；将三种分析结果进行比较和综合，做出故障诊断报告；能有效提高故障诊断的准确率，便于尽早发现故障隐患，避免重大事故的发生。

主权项

一种通过综合分析对高炉炉顶齿轮箱的故障诊断方法，运用声发射信号分析、无线测温分析和油液分析对高炉炉顶齿轮箱进行故障诊断，其特征在于，包括以下步骤：声发射信号测点选择在上部齿轮箱的旋转电机输入端和输出端及大齿轮箱外壳水平方向和垂直方向共6个测点，检测裂纹扩展的声信号，用来监测上部齿轮箱轴承和齿轮、下部大齿轮箱的连接轴及大齿轮箱内部的轴承和齿轮的运行状态。所述的声发射信号分析包括：将声发射传感器实时采集到的声发射信号经电缆传输至数据采集器中进行放大、深度滤波和A/D转换后上传至计算机中，对信号进行形态滤波处理；然后将滤波后的信号进行小波降噪处理；具体步骤为：a、作出结构元素过程中声发射信号能量比SNER的值随结构长度增大时的变化情况图b、取SNER值最大时的结构元素对信号进行滤波；c、选择一个小波基和分解层数，对信号进行小波分解；d、确定阈值函数，选择通过阈值规则得到的阈值对分解得到的高频系数进行量化；e、量化后的最低层低频近似信号和各层高频细节信号，作小波重构；f、对小波降噪处理后的信号进行希尔伯特解调分析，找出低频段突出的频率成分，判断这些频率成分是否存在故障特征频率的基频和倍频的关系；如果存在，判断为有故障隐患；再根据基频成分，对比依照理论和公式计算得到的轴承故障特征频率，判断故障发生的部位；所述的无线测温分析包括：设计应用于高炉炉顶齿轮箱的无线测温系统，无线测温系统包括无线测温采集装置、无线测温传输装置、无线路由中继站、无线中心接收站、数据采集软件；无线测温采集装置是温度传感器，放置于回转机械设备中需要检测温度的位置，负责采集现场温度信息，此处特别是涉及高炉炉顶齿轮箱的温度测量，焊接安装在下部齿轮箱E19齿轮外侧端面上；无线测温传输装置，在系统中主要用于数据的无线传输，与无线测温采集装置邻近放置；无线路由中继站是一种无线路由转发装置，它具有信号传递“接力”功能，是该无线网络主要的设备；无线中心接收站是一种无线接收装置，它将接收到的数据信号通过有线连接进入计算机网络系统，安装在计算机房内；使用配套的数据采集软件，在计算机上将这些数字信号实时记录下来并进行处理，再通过人工或自动的方法对机电设备进行监测；将测得的温度数据进行趋势分析；趋势分析中，如果温度保持在报警阈值以下，则继续实时监测温度信号。如果温度长时间高于报警阈值则判断高炉炉顶齿轮箱发生故障；报警阈值设置为55摄氏度；所述的油脂液分析包括：定期提取高炉炉顶齿轮箱中的油样，所述的油液常规理化指标包括：粘度、水分、杂质颗粒、酸值、氧化和闪点。在检测油脂液常规理化指标的基础上，应用光谱、铁谱分析对油样中金属磨损物的成分和含量进行定性和定量分析，根据检测结果做出判断：油样中的金属磨损物中有任一成分的含量超过设定值，判断为有故障隐患；油样中的金属磨损物中无一成分的含量超过设定值，判断为无故障隐患；所述的油液分析定期检测，若油液分析判断有故障，则判断高炉炉顶齿轮箱存在故障；声发射信号分析和无线测温分析实时监测高炉炉顶齿轮箱；若声发射信号分析和温度分析均判断存在故障隐患时，则确定高炉炉顶齿轮箱发生了故障；若声发射信号分析和温度分析结果不相同，为防止误判或密封等非机械问题引发的故障，缩短既定油液取样周期，立即进行油液分析并得到分析结果；若油液分析得到的结论为无故障隐患，则近期对高炉炉顶齿轮箱的运行状态进行密切监测，并再次综合分析；若结论均为存在故障隐患，则确定高炉炉顶齿轮箱发生了故障。