齿轮故障诊断方法及其系统及计算机可读存储介质技术方案

本申请实施例提供一种齿轮故障诊断方法及其系统及计算机可读存储介质，齿轮故障诊断方法包括：获取齿轮的振动信号；利用时域同步平均算法，对齿轮的振动信号进行处理，获得齿轮的时域同步平均信号；根据时域同步平均信号，确定齿轮的常规振动信号；根据时域同步平均信号和常规振动信号，确定齿轮的健康状况信号，其中，健康状况信号包括差分信号和残差信号。本申请的齿轮故障诊断方法计算简便快速且拥有较高的可信度。拥有较高的可信度。拥有较高的可信度。

【技术实现步骤摘要】
齿轮故障诊断方法及其系统及计算机可读存储介质


[0001]本申请实施例涉及机械传动领域，尤其涉及一种齿轮故障诊断方法及其系统及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着煤炭、石油等能源的逐渐枯竭，人类越来越重视可再生能源的利用。风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到世界各国的重视。伴随着风电技术的不断发展，风力发电机组在电力系统中的应用日益增加。风力发电机组是将风能转化为电能的大型设备，通常设置于风能资源丰富的地区。
[0003]目前的风力发电机组安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，风力发电机的各个部件易发生故障。齿轮箱是风力发电机的重要组成部分，在风力发电机中应用着多个齿轮箱，其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速，当齿轮箱内的齿轮出现故障时，由于其安装在主机内部，往往在故障发生时难以发现，极易酿成严重后果。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种齿轮故障诊断方法及其系统及计算机可读存储介质，计算简便快速且拥有较高的可信度。
[0005]本申请实施例的一个方面提供一种齿轮故障诊断方法，包括：
[0006]获取齿轮的振动信号；
[0007]利用时域同步平均算法，对所述齿轮的振动信号进行处理，获得所述齿轮的时域同步平均信号；
[0008]根据所述时域同步平均信号，确定所述齿轮的常规振动信号；
[0009]根据所述时域同步平均信号和所述常规振动信号，确定所述齿轮的健康状况信号，其中，所述健康状况信号包括差分信号和残差信号中的至少一种；
[0010]根据所述健康状况信号，对所述齿轮进行故障诊断。
[0011]可选地，所述利用时域同步平均算法，对所述齿轮的振动信号进行处理，获得所述齿轮的时域同步平均信号，包括：
[0012]根据所述齿轮的转速，确定切分周期；
[0013]将所述振动信号按照所述切分周期进行切分，得到多段子振动信号；
[0014]利用时域同步平均算法，对所述多段子振动信号进行处理，获得所述齿轮的时域同步平均信号。
[0015]可选地，所述利用时域同步平均算法，对所述齿轮的振动信号进行处理，获得所述齿轮的时域同步平均信号，包括：
[0016]对所述齿轮的振动信号进行三次样条拟合插值法处理，得到平滑振动信号；
[0017]基于阶次跟踪理论将所述平滑振动信号进行时间域至角度域的转换，得到阶次跟踪信号；
[0018]利用所述时域同步平均算法，对所述阶次跟踪信号进行处理，获得所述齿轮的时域同步平均信号。
[0019]可选地，对所述时域同步平均信号进行傅里叶变换，获得时域同步平均信号频谱；
[0020]根据所述时域同步平均信号频谱，确定所述齿轮的齿轮啮合振动信号和齿轮轴旋转振动信号；
[0021]根据所述齿轮啮合振动信号和所述齿轮轴旋转振动信号，确定所述齿轮的常规振动信号。
[0022]可选地，所述根据所述时域同步平均信号频谱，确定所述齿轮的齿轮啮合振动信号和齿轮轴旋转振动信号，包括：
[0023]根据所述时域同步平均信号频谱，确定所述齿轮的齿轮啮合频率、齿轮啮合幅值和齿轮啮合相位以及所述齿轮的齿轮轴旋转频率、齿轮轴旋转幅值和齿轮轴旋转相位；
[0024]对所述齿轮啮合频率、所述齿轮啮合幅值和所述齿轮啮合相位进行傅里叶逆变换，获得所述齿轮的齿轮啮合振动信号；
[0025]对所述齿轮轴旋转频率、所述齿轮轴旋转幅值和所述齿轮轴旋转相位进行傅里叶逆变换，获得所述齿轮的齿轮轴旋转振动信号。
[0026]可选地，所述根据所述时域同步平均信号频谱，确定所述齿轮的齿轮啮合频率、齿轮啮合幅值和齿轮啮合相位以及所述齿轮的齿轮轴旋转频率、齿轮轴旋转幅值和齿轮轴旋转相位，包括：
[0027]根据所述时域同步平均信号频谱，利用最大幅值法，确定所述齿轮的齿轮啮合频率以及所述齿轮的齿轮轴旋转频率。
[0028]可选地，所述根据所述齿轮啮合振动信号和所述齿轮轴旋转振动信号，确定所述齿轮的常规振动信号，包括：
[0029]根据所述齿轮啮合振动信号和所述时域同步平均信号频谱，进行三角函数变换，获得所述齿轮的齿轮啮合调制振动信号；
[0030]根据所述齿轮啮合振动信号、所述齿轮轴旋转振动信号和所述齿轮啮合调制振动信号，确定所述齿轮的常规振动信号。
[0031]可选地，所述根据所述健康状况信号，对所述齿轮进行故障诊断，包括：
[0032]根据所述健康状况信号，得到信号特征值，其中，所述信号特征值包括均方根值、能量比和峭度；若所述信号特征值大于故障阈值，确定所述齿轮发生故障，发出警报。
[0033]本申请实施例的另一方面提供一种齿轮故障诊断系统：包括一个或多个处理器，用于实现上述齿轮故障诊断方法。
[0034]本申请实施例的又一个方面还提供一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质上存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现如上所述的齿轮故障诊断方法。
[0035]本申请的齿轮故障监测方法，通过监测齿轮的健康状况信号来监测齿轮故障，健康状况信号包括残差信号和差分信号中的至少一种，反映传动齿轮的故障程度，准确性高；在确定健康状况信号时，本申请的齿轮故障监测方法使用了时域同步平均技术，根据时域同步平均信号得到能准确表达齿轮正常振动情况的常规振动信号，根据时域同步平均信号
和常规振动信号确定齿轮的健康状况信号，从而实现了齿轮的振动信号中健康状况信号的快速提取，如此简便快速且拥有较高的可信度，故障监测更准确。
附图说明
[0036]图1为本申请一个实施例的齿轮故障诊断方法的流程图；
[0037]图2为图1的齿轮故障诊断方法的一个实施例的齿轮的振动信号的时域波形图；
[0038]图3为图2的齿轮故障诊断方法的时域同步平均信号的时域波形图；
[0039]图4为图1的齿轮故障诊断方法的步骤S2的具体流程图；
[0040]图5为图1的齿轮故障诊断方法的步骤S23的具体流程图；
[0041]图6为图1的齿轮故障诊断方法的步骤S3的具体流程图；
[0042]图7为图2所示实施例的时域同步平均信号频谱图；
[0043]图8为图6的齿轮故障诊断方法的步骤S32的具体流程图；
[0044]图9为图2所示实施例的常规振动信号的时域波形图及频谱图；
[0045]图10为图2所示实施例的残差信号的时域波形图及频谱图；
[0046]图11为图2所示实施例的残差信号特征值的时域图；
[0047]图12为图1的齿轮故障诊断方法的另一个实施例的时域同步平均信号的时域波形图及频谱图；
[0048]图13为图12的齿轮故障诊断方法的步骤S32的具体流程图；
[0049]图14为图12所示实施例的常规振本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种齿轮故障诊断方法，其特征在于，包括：获取齿轮的振动信号；利用时域同步平均算法，对所述齿轮的振动信号进行处理，获得所述齿轮的时域同步平均信号；根据所述时域同步平均信号，确定所述齿轮的常规振动信号；根据所述时域同步平均信号和所述常规振动信号，确定所述齿轮的健康状况信号，其中，所述健康状况信号包括差分信号和残差信号中的至少一种；根据所述健康状况信号，对所述齿轮进行故障诊断。2.如权利要求1所述的齿轮故障诊断方法，其特征在于，所述利用时域同步平均算法，对所述齿轮的振动信号进行处理，获得所述齿轮的时域同步平均信号，包括：根据所述齿轮的转速，确定切分周期；将所述振动信号按照所述切分周期进行切分，得到多段子振动信号；利用时域同步平均算法，对所述多段子振动信号进行处理，获得所述齿轮的时域同步平均信号。3.如权利要求1所述的齿轮故障诊断方法，其特征在于，所述利用时域同步平均算法，对所述齿轮的振动信号进行处理，获得所述齿轮的时域同步平均信号，包括：对所述齿轮的振动信号进行三次样条拟合插值法处理，得到平滑振动信号；基于阶次跟踪理论将所述平滑振动信号进行时间域至角度域的转换，得到阶次跟踪信号；利用所述时域同步平均算法，对所述阶次跟踪信号进行处理，获得所述齿轮的时域同步平均信号。4.如权利要求1所述的齿轮故障诊断方法，其特征在于，所述根据所述时域同步平均信号，确定所述齿轮的常规振动信号，包括：对所述时域同步平均信号进行傅里叶变换，获得时域同步平均信号频谱；根据所述时域同步平均信号频谱，确定所述齿轮的齿轮啮合振动信号和齿轮轴旋转振动信号；根据所述齿轮啮合振动信号和所述齿轮轴旋转振动信号，确定所述齿轮的常规振动信号。5.如权利要求4所述的齿轮故障诊断方法，其特征在于，所述根据所述时域同步平均信号频谱，确定所述齿轮的齿轮啮合振动信号和齿轮轴旋转振动信号，包括：根据所述时域同步平均信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜孝谟，杨海宾，唐伟健，马明俊，蒋勇，成骁彬，林琳，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：