一种基于多源数据的风机轴承运行健康度评估方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多源数据的风机轴承运行健康度评估方法及系统，属于轴承运行状况评估技术领域。首先采集风机主轴承的多个监测数据源的信息，然后对采集的各数据源的信号进行降噪和特征提取，再将经处理的信号特征输入风机主轴承健康度评估模型，输出风机主轴承综合健康指标最后将得到的风机主轴承综合健康指标与标定阈值区间进行对比，确定风机主轴承综合健康指标所在阈值区间，完成健康度评估，并根据健康度评估结果匹配不同程度的运维策略。本发明专利技术能够综合、全面地对风机主轴承运行健康状态进行评估，并进行预防性监测，减少失效所造成的停机维修成本及发电量损失。失效所造成的停机维修成本及发电量损失。失效所造成的停机维修成本及发电量损失。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多源数据的风机轴承运行健康度评估方法及系统


[0001]本专利技术属于轴承运行状况评估维
，具体涉及一种基于多源数据的风机轴承运行健康度评估方法及系统。

技术介绍

[0002]主轴承是风电机组的重要零部件之一，其运行状态直接决定着机组的使用寿命和运行可靠性，主轴承的健康状况对于整个风电机组的健康至关重要，通过适当监测可以识别和纠正即将发生的故障，如果没有完善的监测，并且在需要的时候没有能采取合适的纠正措施，主轴承的失效会导致风电机组停机以及发电时长的损失。
[0003]当前主流的风机主轴承状态监测以轴承的振动、温度等信息为主，根据风机初期的运转状态设定相应的报警值，当轴承的监测状态退化到报警值时再做相应的改善措施。当振动、温度等参数报警时，轴承可能已经发生不可逆的损伤，即使进行改善措施也无法阻止损伤进一步的扩展，最终导致轴承的失效。
[0004]专利文献“一种滚动轴承健康状态在线评估方法及系统”提出了一种滚珠轴承健康状态在线评估方法及系统，主要针对振动信号的处理和分析完成包括故障检测和故障诊断在内的轴承健康状态评估，数据来源还是振动数据，评估方法主要是K近邻法。该方法评估所依据的数据来源只是单个类型的振动信号，无法全面直观的反映轴承健康状态信息，另外K近邻法在进行分类场景使用虽然比较成熟但其计算量较大且在分类时不易进一步细分。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于多源数据的风机轴承运行健康度评估方法及系统，能够综合、全面地对风机主轴承运行健康状态进行评估，并进行预防性监测，减少失效所造成的停机维修成本及发电量损失。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种基于多源数据的风机轴承运行健康度评估方法，包括：
[0008]S1：采集风机主轴承的多个监测数据源的信息；
[0009]S2：对S1采集的各数据源的信号进行降噪和特征提取；
[0010]S3：将经S2处理的信号特征输入风机主轴承健康度评估模型，输出风机主轴承综合健康指标；
[0011]S4：将S3得到的风机主轴承综合健康指标与标定阈值区间进行对比，确定风机主轴承综合健康指标所在阈值区间，完成健康度评估，并根据健康度评估结果采取不同程度的运维策略。
[0012]优选地，S1中，监测数据源包括润滑油脂监测数据、白腐蚀裂纹风险监测数据、预紧力监测数据、嵌入式温度监测数据和振动监测数据。
[0013]进一步优选地，润滑油脂监测数据包括油脂的水含量和温度；白腐蚀裂纹监测数
据包括主轴承运行环境中的湿度及温度、轴电压和局部放电；预紧力监测数据包括轴承内外圈侧面向内的预紧力；嵌入式温度监测数据包括主轴承内圈侧面的表面温度；振动监测数据包括部署在多个检测位置的振动幅频。
[0014]进一步优选地，S2中，首先对采集的各数据源的信号进行数据清洗，当相邻时刻采集的数据出现较大波动时剔除相关数据；降噪时对振动监测数据采用变分模态分解算法进行降噪，对润滑油脂监测数据、白腐蚀裂纹风险监测数据、预紧力监测数据和嵌入式温度监测数据进行中值滤波降噪；特征提取时对振动监测数据提取对应阶次谱特征，对润滑油脂监测数据、白腐蚀裂纹风险监测数据、预紧力监测数据和嵌入式温度监测数据提取降噪后的数据。
[0015]进一步优选地，所有监测数据在同一采集时钟下进行采集。
[0016]优选地，S3中，风机主轴承健康度评估模型基于后向传播神经网络算法建立。
[0017]优选地，S3中的风机主轴承健康度评估模型的训练方法如下：分别采集风机主轴承正常运行、油脂润滑不良、白腐蚀裂纹发生和轴承滚子磨损的不同情况下的多组数据，按照不同转速提取对应的数据信号特征作为输入向量，根据经验对输出的运行健康度进行标注，然后将采集数据特征输入到风机主轴承健康度评估模型中，根据输入参数个数设置隐藏层为3、总层数为5，通过反向传播算法调节各层的权重，得到训练好的风机主轴承健康度评估模型。
[0018]优选地，S4中，阈值区间划分为优、良、中和差，其中处于优区间采取的运维策略为仅标记，处于良区间采取的运维策略为继续观察，处于中区间采取的运维策略为现场确认，处于差区间采取的运维策略为停机检查。
[0019]优选地，S4后还包括：对S4的健康度评估结果进行后验分析，经过二次确认、标注后作为历史记录对S3中的风机主轴承健康度评估模型进行修正优化。
[0020]本专利技术公开的一种基于多源数据的风机轴承运行健康度评估系统，包括：
[0021]监测数据源采集模块，采集风机主轴承的多个监测数据源的信息；
[0022]监测数据源信号处理模块，对采集的各数据源的信号进行降噪和特征提取；
[0023]风机主轴承综合健康指标输出模块，将经处理的信号特征输入风机主轴承健康度评估模型，输出风机主轴承综合健康指标；
[0024]健康度评估及运维策略匹配模块，将得到的风机主轴承综合健康指标与标定阈值区间进行对比，确定风机主轴承综合健康指标所在阈值区间，完成健康度评估，并根据健康度评估结果匹配不同程度的运维策略。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0026]本专利技术公开的基于多源数据的风机轴承运行健康度评估方法，首先采集风机主轴承的多个监测数据源的信息，然后对采集的各数据源的信号进行降噪和特征提取，再将经处理的信号特征输入风机主轴承健康度评估模型，输出风机主轴承综合健康指标最后将得到的风机主轴承综合健康指标与标定阈值区间进行对比，确定风机主轴承综合健康指标所在阈值区间，完成健康度评估，并根据健康度评估结果匹配不同程度的运维策略。本专利技术采集的数据源更丰富，这些采集的多维数据能够从多方面更全面的表征风机主轴承的运行健康状态，因此本专利技术的健康度评估方法更综合也更全面。同时还能够进行预防性监测，润滑油脂监测数据等数据源不仅能在轴承失效发生过程中，也能失效发生前捕捉到主轴承的运
行不良趋势，及时采取纠正错误，减少失效所造成的停机维修成本及发电量损失。
[0027]进一步地，所有监测数据在同一采集时钟下进行采集，确保数据采集的同步性。
[0028]本专利技术公开的基于多源数据的风机轴承运行健康度评估系统，系统构建简单，与现有软硬件兼容性好。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的基于多源数据的风机主轴承运行健康度评估方法流程图；
[0030]图2为实施例中所述主轴承运行健康度评估评估模型框架示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0032]如图1，本专利技术的基于多源数据的风机轴承运行健康度评估方法，包括：
[0033]S1：采集风机主轴承的多个监测数据源的信息；监测数据源包括润滑油脂监测数据、白腐蚀裂纹风险监测数据、预紧力监测数据、嵌入式温度监测数据和振动监本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多源数据的风机轴承运行健康度评估方法，其特征在于，包括：S1：采集风机主轴承的多个监测数据源的信息；S2：对S1采集的各数据源的信号进行降噪和特征提取；S3：将经S2处理的信号特征输入风机主轴承健康度评估模型，输出风机主轴承综合健康指标；S4：将S3得到的风机主轴承综合健康指标与标定阈值区间进行对比，确定风机主轴承综合健康指标所在阈值区间，完成健康度评估，并根据健康度评估结果采取不同程度的运维策略。2.如权利要求1所述的基于多源数据的风机轴承运行健康度评估方法，其特征在于，S1中，监测数据源包括润滑油脂监测数据、白腐蚀裂纹风险监测数据、预紧力监测数据、嵌入式温度监测数据和振动监测数据。3.如权利要求2所述的基于多源数据的风机轴承运行健康度评估方法，其特征在于，润滑油脂监测数据包括油脂的水含量和温度；白腐蚀裂纹监测数据包括主轴承运行环境中的湿度及温度、轴电压和局部放电；预紧力监测数据包括轴承内外圈侧面向内的预紧力；嵌入式温度监测数据包括主轴承内圈侧面的表面温度；振动监测数据包括部署在多个检测位置的振动幅频。4.如权利要求2所述的基于多源数据的风机轴承运行健康度评估方法，其特征在于，S2中，首先对采集的各数据源的信号进行数据清洗，当相邻时刻采集的数据出现较大波动时剔除相关数据；降噪时对振动监测数据采用变分模态分解算法进行降噪，对润滑油脂监测数据、白腐蚀裂纹风险监测数据、预紧力监测数据和嵌入式温度监测数据进行中值滤波降噪；特征提取时对振动监测数据提取对应阶次谱特征，对润滑油脂监测数据、白腐蚀裂纹风险监测数据、预紧力监测数据和嵌入式温度监测数据提取降噪后的数据。5.如权利要求2所述的基于多源数据的风机轴承运行健康度评估方法，其特征在于，所有监测数据在同一采集时钟下进行采集。6.如权利要求1所述的基于多源数据的风机轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡照宇，魏昂昂，吴可可，童彤，任鑫，张新丽，武青，郑新建，孙仕辉，刘学林，姜武，刘彪，李志运，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：