CN108007548B - 一种通过扫频诊断设备故障的方法 - Google Patents

Abstract

一种通过扫频诊断设备故障的方法，通过对频域上的频率成分按照扫频求和的方式，建立新的频谱，命名为“扫频频谱”；将具有周期性特征的信号在“扫频频谱”中突出，将没有周期性特征的信号在“扫频频谱”中弱化，从而帮助分析人员快速准确地从复杂的频率成分中找到故障频率；能够更加准确地计算出周期性故障信号的频率值，有利于故障阈值的确定，能够为智能诊断技术的发展提供帮助。

Description

一种通过扫频诊断设备故障的方法

技术领域

本发明属于诊断设备故障技术领域，具体涉及一种通过扫频诊断设备故障的方法。

背景技术

设备振动信号的周期性特征往往代表着信号的来源，在波形和频谱中寻找和区分周期性的振动信号，有助于分辨故障信号，从而实现故障诊断。现有诊断技术通过傅里叶变换和相关信号处理技术，将设备振动信号的波形转换为频谱、包络谱等，在频域中寻找周期性信号及其倍频成分。图1为某设备轴承座处振动信号包络谱，谱图中存在多处频率成分。经计算和比较，图2中虚线游标标记的三处成分为该轴承局部故障特征频率的一、二、三倍频，说明该轴承存在局部故障。

现有技术有两个缺点：

(1)在频域中寻找故障频率对分析人员的经验要求很高，分析人员对故障特征有预判的情况下，才能快速准确找到故障频率，不利于诊断技术的推广应用和智能诊断技术的发展；

(2)对于频率成分复杂的谱图，诊断的准确性和速度欠佳。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种通过扫频诊断设备故障的方法，对频域上的频率成分按照扫频求和的方式，建立新的频谱，命名为“扫频频谱”；将具有周期性特征的信号在“扫频频谱”中突出，将没有周期性特征的信号在“扫频频谱”中弱化，从而帮助分析人员快速准确的从复杂的频率成分中找到故障频率。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种通过扫频诊断设备故障的方法，包括如下步骤：

步骤1：定义“倍频游标族”：“倍频游标族”为一组倍频游标，游标数量在3～10之间，游标族内的游标成倍数关系；

步骤2：确定“倍频游标族”的变化范围：根据谱图和故障频率的大致范围，确定“倍频游标族”基频即1倍频游标的最小值和最大值；最小值为0Hz或为故障频率下限值；最大值为谱图上限频率与游标数量之商；

步骤3：扫频：在原谱图基础上，“倍频游标族”由基频游标最小值开始，移动到最大值，移动间隔为该谱图的最小分辨率；在每个移动位置上，“倍频游标族”计算一次所有游标的幅值之和；

步骤4：建立“扫频频谱”：以基频游标扫过的所有频率值为横坐标，以每个扫频位置对应的“倍频游标族”所有游标幅值之和为纵坐标，建立“扫频频谱”；

步骤5：清除干扰频率成分：找到原谱图中幅值较大的随机性频率成分，将“扫频频谱”和原谱图对比，清除干扰频率成分；

步骤6：确定故障频率：在“扫频频谱”中，具有周期性的振动信号得到极大突出，从而快速、准确的确定故障频率。

和现有技术相比较，本发明具备如下优点和效果：

优点：在“扫频频谱”中，周期性振动信号得到突出，非周期性振动信号被弱化，使周期性振动信号能够准确、快速地被分析人员发现，周期性故障信号的频率也十分准确地表示了出来。

所产生的效果:

1)降低了分析人员进行故障诊断的难度，能够准确、快速地发现周期性故障信号；

2)能够更为准确地计算出周期性故障信号的频率值，有利于故障阈值的确定，能够为智能诊断技术的发展提供帮助。

附图说明

图1是设备振动信号的包络谱。

图2是设备振动信号包络谱中的轴承局部故障频率图。

图3是本发明方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明：

如图3所示，本发明是一种通过扫频诊断设备故障的方法，包括如下步骤：

步骤1：定义“倍频游标族”。“倍频游标族”为一组倍频游标，游标数量在3～10之间，游标族内的游标成倍数关系；图2虚线游标即为游标数为3的“倍频游标族”。

步骤2：确定“倍频游标族”的变化范围。根据谱图和故障频率的大致范围，确定“倍频游标族”基频即1倍频游标的最小值和最大值；最小值可以为0Hz，也可设置为故障频率下限值；最大值为谱图上限频率与游标数量之商。以图2为例，整个包络谱在0～2000Hz范围内，可确定基频游标最小值为0Hz，最大值为666Hz。

步骤3：扫频。在原谱图基础上，“倍频游标族”由基频游标最小值开始，移动到最大值，移动间隔为该谱图的最小分辨率；在每个移动位置上，“倍频游标族”计算一次所有游标的幅值之和。

步骤4：建立“扫频频谱”。以基频游标扫过的所有频率值为横坐标，以每个扫频位置对应的“倍频游标族”所有游标幅值之和为纵坐标，建立“扫频频谱”。

步骤5：清除干扰频率成分。找到原谱图中幅值较大的随机性频率成分，将“扫频频谱”和原谱图对比，清除干扰频率成分。

步骤6：确定故障频率。在“扫频频谱”中，具有周期性的振动信号得到极大突出，从而快速、准确的确定故障频率。

Claims (1)

1.一种通过扫频诊断设备故障的方法，包括如下步骤：

步骤1：定义“倍频游标族”：“倍频游标族”为一组倍频游标，游标数量在3～10之间，游标族内的游标成倍数关系；

步骤2：确定“倍频游标族”的变化范围：根据谱图和故障频率的大致范围，确定“倍频游标族”基频即1倍频游标的最小值和最大值；最小值为0Hz或为故障频率下限值；最大值为谱图上限频率与游标数量之商；

步骤3：扫频：在原谱图基础上，“倍频游标族”由基频游标最小值开始，移动到最大值，移动间隔为该谱图的最小分辨率；在每个移动位置上，“倍频游标族”计算一次所有游标的幅值之和；

步骤4：建立“扫频频谱”：以基频游标扫过的所有频率值为横坐标，以每个扫频位置对应的“倍频游标族”所有游标幅值之和为纵坐标，建立“扫频频谱”；

步骤5：清除干扰频率成分：找到原谱图中幅值较大的随机性频率成分，将“扫频频谱”和原谱图对比，清除干扰频率成分；

步骤6：确定故障频率：在“扫频频谱”中，具有周期性的振动信号得到极大突出，从而快速、准确地确定故障频率。

Images