一种利用应力波技术检测风机主轴承故障的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种利用应力波技术检测风机主轴承故障的方法和系统，方法包括以下步骤：采集风机主轴承运转的原始应力波波形数据；筛选所述原始应力波波形数据，提取正常应力波形数据；分析所述正常应力波形数据，判断所述风机主轴承是否存在故障。本发明专利技术将应力波检测技术应用于风机主轴承的故障检测中，对风机主轴承故障进行定量和定性分析，能够对故障进行前瞻性预判，显著提高了风机主轴承故障检测的准确性，降低了由于风机主轴承故障带来的其他不良影响。良影响。良影响。

【技术实现步骤摘要】
一种利用应力波技术检测风机主轴承故障的方法和系统


[0001]本专利技术涉及无损检测领域，特别是涉及一种利用应力波技术检测风机主轴承故障的方法和系统。

技术介绍

[0002]风力发电机的主轴轴承是吸收风力作用载荷和传递载荷的主要部件,其性能的好坏不仅对传递效率有影响,而且也决定了主传动链的维护成本。
[0003]现阶段，对于风力发电机的主轴轴承的故障检测多采用振动技术、脉冲和其它高频检测技术和润滑油分析技术。振动技术的根本缺陷在于，传统的振动加速计无法将初期损坏产生的细微信号，与设备本身正常运行产生的振动信号加以区别，而且，当设备在较低的工作速度下运行时，振动技术就更加显得无能为力，因为低速下缺陷所释放的能量太小，不足以激发设备的振动，使振动分析无法有效地识别和预防损坏的发生。脉冲和其它高频检测技术来说仅能测量设备内部产生的冲击事件的振幅，表明损伤的存在，但不能说明损伤的程度。润滑油分析技术的诊断准确率非常低，不能确定屑末来自哪个特定部位，无法对设备的剩余使用寿命做出实际预测。
[0004]因此，亟需一种风力发电机的主轴轴承故障检测方法，对风力发电机的主轴轴承进行前瞻性的准确故障预测。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种利用应力波技术检测风机主轴承故障的方法和系统，以解决上述现有技术存在的问题，使应力波检测技术应用于风机主轴承的故障检测中，对风机主轴承故障进行定量和定性分析，能够对故障进行前瞻性预判，显著提高了风机主轴承故障检测的准确性，降低了由于风机主轴承故障带来的其他不良影响。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种利用应力波技术检测风机主轴承故障的方法，包括以下步骤：
[0007]采集风机主轴承运转的原始应力波波形数据；
[0008]筛选所述原始应力波数据，提取正常应力波形数据；
[0009]分析所述正常应力波形数据，判断所述风机主轴承是否存在故障。
[0010]可选地，筛选所述原始应力波数据包括：
[0011]设定每个应力波通道采集信号的等级阈值范围；
[0012]所述所述原始应力波数据若落入所述等级阈值范围内，则认定为正常数据，保留；若落入所述等级阈值范围外，则认定为异常数据，丢弃。
[0013]可选地，分析所述正常应力波形数据包括故障定量分析和故障定性分析。
[0014]可选地，所述故障定量分析包括：
[0015]对所述正常应力波形数据进行转速估计，获取转速值；
[0016]对所述正常应力波形数据进行频谱分析，获取故障频率；
[0017]分析所述转速值和所述故障频率，获取所述风机主轴承的定量分析结果，其中，所述定量分析结果包括无故障和有故障。
[0018]可选地，所述故障定性分析包括：
[0019]分析所述正常应力波形数据，获得时域指标和撞击指标；
[0020]对所述正常应力波形数据进行频谱分析，获得频域指标，
[0021]基于所述时域指标、所述撞击指标和所述频域指标，构建综合指标，
[0022]基于综合指标，分析得到所述风机主轴承的定性分析结果，其中，所述定性分析结果包括轻微故障、故障、正常。
[0023]可选地，所述转速值的计算方法如式(8)所示：
[0024][0025]其中，x(u)为源信号，g(u
‑
t)为窗信号。
[0026]可选地，获取所述撞击指标包括：噪声情况及门槛设置、加权撞击计算、加权能量计算和加权计数计算。
[0027]还提供了一种利用应力波技术检测风机主轴承故障的系统，包括：若干应力波采集系统、数据采集站、通信模块和地面数据站，
[0028]所述应力波采集系统，用于采集所述风机主轴承的应力波数据并传输到所述数据采集站；
[0029]所述数据采集站，用于收集并存储所述应力波数据并传输到所述地面数据站；
[0030]所述地面数据站，用于对所述应力波数据进行分析，判断风机主轴承故障，
[0031]所述通信模块，用于所述数据采集站和所述地面数据站之间的信息交互。
[0032]可选地，若干所述应力波采集系统以所述风机主轴承为中心，均匀分布在所述风机主轴承的圆周上。
[0033]可选地，所述地面数据站包括数据接收存储模块、数据分析模块、显示模块，所述数据接收存储模块、所述数据分析模块、所述显示模块依次连接。
[0034]本专利技术公开了以下技术效果：
[0035]本专利技术提供的一种利用应力波技术检测风机主轴承故障的方法和系统，利用应力波进行实时在线分析，测量到冲击事件的幅度和持续时间，定量测量损坏的严重程度，能够在设备早期退化性变化刚刚开始、实际损坏还未发生前实现故障预报，并且能够精确预测损坏的发展趋势，及时进行预警，显著提高了故障预警的精确性、及时性，减少由于风机主轴承故障造成的损失。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本专利技术实施例中利用应力波检测风机主轴承故障的流程示意图；
[0038]图2为本专利技术实施例中利用应力波检测风机主轴承故障的系统结构示意图；
[0039]图3为本专利技术实施例中轴承故障冲击信号产生示意图；
[0040]图4为本专利技术实施例中应力波信号模型示意图；
[0041]图5为本专利技术实施例中各种检测技术在设备全寿命周期健康管理中的相对阶段示意图；
[0042]图6为专利技术实施例中撞击指标获取示意图。
具体实施方式
[0043]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0044]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0045]本专利技术提供一种利用应力波技术检测风机主轴承故障的方法和系统，其中，系统如图2所示，包括：若干应力波采集系统、数据采集站、通信模块和地面数据站，本实施例中，应力波采集系统采用应力波传感器，通信模块采用4G无线设备。应力波传感器以风机主轴承为中心，均匀分布在风机主轴承的圆周上。本实施例中以4个应力波传感器为例，在前轴承附近轴内一个圆周上均布4个传感器。首先将传感器底部涂抹耦合剂保证信号采集耦合质量良好，然后再通过磁座固定使得轴承与内腔紧密相连，最终完成应力波传感器的安装。应力波传感器将声发源在被探测物体表面产生的应力波转换为电信号,它的输出电压取决于应力波源的信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用应力波技术检测风机主轴承故障的方法，其特征在于，包括以下步骤：采集风机主轴承运转的原始应力波波形数据；筛选所述原始应力波波形数据，提取正常应力波形数据；分析所述正常应力波形数据，判断所述风机主轴承是否存在故障。2.根据权利要求1所述的利用应力波技术检测风机主轴承故障的方法，其特征在于，筛选所述原始应力波波形数据包括：设定每个应力波通道采集信号的等级阈值范围；所述原始应力波数据若落入所述等级阈值范围内，则认定为正常数据，保留；若落入所述等级阈值范围外，则认定为异常数据，丢弃。3.根据权利要求1所述的利用应力波技术检测风机主轴承故障的方法，其特征在于，分析所述正常应力波形数据包括故障定量分析和故障定性分析。4.根据权利要求3所述的利用应力波技术检测风机主轴承故障的方法，其特征在于，所述故障定量分析包括：对所述正常应力波形数据进行转速估计，获取转速值；对所述正常应力波形数据进行频谱分析，获取故障频率；分析所述转速值和所述故障频率，获取所述风机主轴承的定量分析结果，其中，所述定量分析结果包括无故障和有故障。5.根据权利要求4所述的利用应力波技术检测风机主轴承故障的方法，其特征在于，所述故障定性分析包括：分析所述正常应力波形数据，获得时域指标和撞击指标；对所述正常应力波形数据进行频谱分析，获得频域指标，基于所述时域指标、所述撞击指标和所述频域指标，构建综合指标，基于综合指标，分析得到所述风机主轴承的定性分析结果，其中，所述定性分析结果包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：李聪，
申请(专利权)人：希音科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：