本申请公开了一种叶片故障信息提取方法及系统，能够根据原始振动信号构造出重力加速度信号，根据预设规则构造离心加速度信号，从原始振动信号中剔除重力加速度信号及离心加速度信号之后，就能得到与叶片故障相关的裂纹开闭冲击信号和/或裂纹开闭位移信号。方法包括：采集叶片的原始振动信号；根据原始振动信号构造出重力加速度信号；根据预设规则构造离心加速度信号；将重力加速度信号及离心加速度信号，从原始振动信号中剔除，并计算得到裂纹开闭冲击信号和/或裂纹开闭位移信号。开闭冲击信号和/或裂纹开闭位移信号。开闭冲击信号和/或裂纹开闭位移信号。
【技术实现步骤摘要】
一种叶片故障信息提取方法及系统
[0001]本专利技术涉及信号处理领域，特别是涉及一种叶片故障信息提取方法及系统。
技术介绍
[0002]风力机叶片在旋转运行状态下，受到离心力、重力和风力转化的旋转方向扭力，若叶片发生故障，如叶根法兰开裂，会在合力的作用下引发裂纹开闭振动，传感器采集到的原始振动信号是由离心加速度、重力加速度、裂纹开闭振动和开闭冲击所组成的。
[0003]其中，离心加速度、重力加速度和裂纹开闭振动均与风轮的转频有关，尤其是重力加速度与裂纹开闭振动并不易分离，因为两者振动同频、同相，波形不同但相近，因为低速转动的叶轮在每一转中都可能变转速，不能直接使用快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)频域剔除转频和快速傅里叶反变换IFFT反演，也不能仅根据初始转速频率构造幅度1g的简谐信号。
[0004]因此，在进行叶片故障监测时，无法直接使用现有的FFT和IFFT理论从原始振动信号中剔除无用的离心加速度和重力加速度，从而保留故障相关的裂纹开闭振动和开闭冲击。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供了一种叶片故障信息提取方法及系统，能够根据原始振动信号构造出重力加速度信号及离心加速度信号，从原始振动信号中剔除重力加速度信号及离心加速度信号之后，就能得到与叶片故障相关的裂纹开闭冲击信号及裂纹开闭位移信号。
[0006]本专利技术第一方面提供一种叶片故障信息提取方法，包括：
[0007]采集叶片的原始振动信号；
[0008]根据原始振动信号构造出重力加速度信号；
[0009]根据预设规则构造离心加速度信号；
[0010]将重力加速度信号及离心加速度信号，从原始振动信号中剔除，并计算得到裂纹开闭冲击信号和/或裂纹开闭位移信号。
[0011]进一步的，根据原始振动信号构造出重力加速度信号及离心加速度信号之前，还包括：
[0012]采集主轴转速信号，主轴转速信号的采样频率与原始振动信号的采样频率同步。
[0013]进一步的，根据原始振动信号构造出重力加速度信号及离心加速度信号之前，还包括：
[0014]采集主轴转速信号，主轴转速信号的采样频率与原始振动信号的采样频率不同步；
[0015]或，
[0016]未采集到主轴转速信号。
[0017]进一步的，根据原始振动信号构造出重力加速度信号，包括：
[0018]根据原始振动信号及主轴转速信号，构造出重力加速度信号。
[0019]进一步的，根据原始振动信号及主轴转速信号，构造出重力加速度信号，包括：
[0020]根据原始振动信号的采样频率及所有峰值点，计算得到每一个转频周期内的第一采样点数；
[0021]根据主轴转速信号的采样频率及所有转速脉冲上升沿，计算得到每一个转速脉冲周期内的第二采样点数；
[0022]根据第一采样点数和第二采样点数，计算得到每一个转速脉冲周期的平均旋转角度；
[0023]根据平均旋转角度为每一个转速脉冲周期对应的所有第一采样点平均分配旋转角增量，得到所有第一采样点的累加转角；
[0024]根据累加转角及第一重力加速度计算公式，构造得到重力加速度信号。
[0025]进一步的，
[0026]第一重力加速度计算公式为AZ＝lg*sin(2π*P(N)/360)，P(N)表示累加转角。
[0027]进一步的，根据预设规则构造离心加速度信号，包括：
[0028]根据主轴转速信号计算得到每一个转速脉冲对应的转频；
[0029]根据转频及第一离心加速度计算公式，构造得到离心加速度信号。
[0030]进一步的，
[0031]第一离心加速度计算公式为AL＝e*(2π*fn)^2，e为已知的采集主轴转速信号的传感器安装在距离轮毂中心的距离值，fn为转频。
[0032]进一步的，根据原始振动信号构造出重力加速度信号，包括：
[0033]根据原始振动信号的所有峰值点，计算得到每一个转频周期的转频值；
[0034]根据转频值及第二重力加速度计算公式，构造得到重力加速度信号。
[0035]进一步的，
[0036]第二重力加速度计算公式为AZ＝lg*sin(2*pi*fn*t)，fn表示转频值，pi为圆周率值，t表示两个峰值点之间的时间间隔。
[0037]进一步的，根据预设规则构造出离心加速度信号，包括：
[0038]根据原始振动信号的所有峰值点，计算得到每一个转频周期的转频值；
[0039]根据转频值及第二离心加速度计算公式，构造得到离心加速度信号。
[0040]进一步的，
[0041]第二离心加速度计算公式为AL＝e*(2*pi*fn)^2，e为已知的采集原始振动信号的传感器安装在距离轮毂中心的距离值，fn表示转频值，pi为圆周率值。
[0042]进一步的，将重力加速度信号及离心加速度信号，从原始振动信号中剔除，并计算得到裂纹开闭冲击信号和/或裂纹开闭位移信号，包括：
[0043]将重力加速度信号及离心加速度信号，从原始振动信号中剔除，得到叠加信号；
[0044]对叠加信号进行共振解调处理，得到裂纹开闭冲击信号；和/或，
[0045]对叠加信号进行重积分处理，得到裂纹开闭位移信号。
[0046]进一步的，将重力加速度信号及离心加速度信号，从原始振动信号中剔除，得到叠加信号之前，还包括：
[0047]根据原始振动信号对重力加速度信号进行相位校正。
[0048]进一步的，根据原始振动信号对重力加速度信号进行相位校正，包括：
[0049]将原始振动信号的第一个峰值点的时间点，作为相位校正点；
[0050]利用相位校正点对重力加速度信号进行相位校正，使得重力加速度信号的第一个峰值点对应到相位校正点。
[0051]本专利技术第二方面提供一种叶片故障信息提取系统，包括：
[0052]传感器模块、信号构造模块、故障信息提取模块；
[0053]传感器模块，用于采集叶片的原始振动信号；
[0054]信号构造模块，用于根据原始振动信号构造出重力加速度信号；
[0055]信号构造模块，还用于根据预设规则构造离心加速度信号；
[0056]故障信息提取模块，用于将重力加速度信号及离心加速度信号，从原始振动信号中剔除，并计算得到裂纹开闭冲击信号和/或裂纹开闭位移信号。
[0057]进一步的，
[0058]传感器模块，还用于采集主轴转速信号，主轴转速信号的采样频率与原始振动信号的采样频率同步。
[0059]进一步的，
[0060]传感器模块，还用于采集主轴转速信号，主轴转速信号的采样频率与原始振动信号的采样频率不同步；或，未采集到主轴转速信号。
[0061]进一步的，
[0062]信号构造模块，还用于根据原始振动信号及主轴转速信号，构造出重本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种叶片故障信息提取方法，其特征在于，包括：采集叶片的原始振动信号；根据所述原始振动信号构造出重力加速度信号；根据预设规则构造离心加速度信号；将所述重力加速度信号及所述离心加速度信号，从所述原始振动信号中剔除，并计算得到裂纹开闭冲击信号和/或裂纹开闭位移信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述原始振动信号构造出重力加速度信号及离心加速度信号之前，还包括：采集主轴转速信号，所述主轴转速信号的采样频率与所述原始振动信号的采样频率同步。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述原始振动信号构造出重力加速度信号及离心加速度信号之前，还包括：采集主轴转速信号，所述主轴转速信号的采样频率与所述原始振动信号的采样频率不同步；或，未采集到主轴转速信号。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述原始振动信号构造出重力加速度信号，包括：根据所述原始振动信号及所述主轴转速信号，构造出重力加速度信号。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述原始振动信号及所述主轴转速信号，构造出重力加速度信号，包括：根据所述原始振动信号的采样频率及所有峰值点，计算得到每一个转频周期内的第一采样点数；根据所述主轴转速信号的采样频率及所有转速脉冲上升沿，计算得到每一个转速脉冲周期内的第二采样点数；根据所述第一采样点数和所述第二采样点数，计算得到每一个转速脉冲周期的平均旋转角度；根据所述平均旋转角度为每一个转速脉冲周期对应的所有第一采样点平均分配旋转角增量，得到所有第一采样点的累加转角；根据所述累加转角及第一重力加速度计算公式，构造得到重力加速度信号。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一重力加速度计算公式为AZ＝lg*sin(2π*P(N)/360)，所述P(N)表示所述累加转角。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据预设规则构造离心加速度信号，包括：根据所述主轴转速信号计算得到每一个转速脉冲对应的转频；根据所述转频及第一离心加速度计算公式，构造得到离心加速度信号。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一离心加速度计算公式为AL＝e*(2π*fn)^2，所述e为已知的采集所述主轴转速
信号的传感器安装在距离轮毂中心的距离值，所述fn为所述转频。9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述原始振动信号构造出重力加速度信号，包括：根据所述原始振动信号...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐德尧，龚妙，李修文，杨荣华，
申请(专利权)人：唐智科技湖南发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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