權(quán)利要求書： 1.一種無轉(zhuǎn)速測量的風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測方法，其特征在于：包括如下步驟：獲取已等時離散的振動信號；
通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度，對瞬時軸速度進(jìn)行時域積分獲得軸的瞬時相位；
基于軸的瞬時相位生成轉(zhuǎn)速計(jì)；
基于轉(zhuǎn)速計(jì)信息，進(jìn)行等相位角同步離散；
基于軸等相位角離散信號進(jìn)行同步分析，獲取風(fēng)機(jī)傳動鏈的部件損傷特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無轉(zhuǎn)速測量的風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測方法，其特征在于，所述獲取已等時離散的振動信號之前，還包括，從風(fēng)機(jī)主軸上獲取振動信號，并對振動信號進(jìn)行離散。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無轉(zhuǎn)速測量的風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測方法，其特征在于，所述通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度，還包括，當(dāng)軸速變化不大而沒有引起與別的頻率成分重疊時，用帶通濾波的方法孤立出關(guān)于軸速的響應(yīng)成分，再通過希爾伯特變換方法獲取信號的分析函數(shù)，最后從分析函數(shù)提取瞬時相位與瞬時速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無轉(zhuǎn)速測量的風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測方法，其特征在于，所述通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度，還包括，通過短時FFT變換得到譜圖，再從譜圖得到瞬時速度的初值，利用old?Kalman濾波器得到速度的跟蹤濾波響應(yīng)，最后從響應(yīng)的希爾伯特變換中識別瞬時速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種無轉(zhuǎn)速測量的風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測方法，其特征在于，所述基于軸的瞬時相位生成轉(zhuǎn)速計(jì)，還包括，通過識別相位整周期處的時間點(diǎn)以及每周內(nèi)等轉(zhuǎn)角處的時間位置形成數(shù)字域的轉(zhuǎn)速計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無轉(zhuǎn)速測量的風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測方法，其特征在于，所述進(jìn)行等相位角同步離散，還包括，根據(jù)瞬時軸速度信息以及齒輪箱的運(yùn)動學(xué)關(guān)系將等時離散的振動信號轉(zhuǎn)換成響應(yīng)軸的等轉(zhuǎn)角離散信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種無轉(zhuǎn)速測量的風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測方法，其特征在于，所述通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度，還包括，用所識別的瞬時軸速度對等時離散的振動信號以等軸轉(zhuǎn)角重采樣，經(jīng)FFT分析得到主軸的階次譜。
8.一種風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測裝置，其特征在于：包括
信號獲取單元：用于獲取已等時離散的振動信號；
第一處理單元：對瞬時軸速度進(jìn)行時域積分獲得軸的瞬時相位；
轉(zhuǎn)換單元：用于形成數(shù)字域的轉(zhuǎn)速計(jì)；
第二處理單元：用于進(jìn)行等相位角同步離散；
分析單元：用于進(jìn)行同步分析獲取風(fēng)機(jī)傳動鏈的部件損傷特征。
說明書： 一種無轉(zhuǎn)速測量的風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測方法及裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無轉(zhuǎn)速測量的風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測方法。背景技術(shù)[0002] 目前風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在蓬勃發(fā)展的同時也面臨著機(jī)組故障多發(fā)的境遇，其中，由于傳動鏈的運(yùn)轉(zhuǎn)情況直接影響著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的性能與安全，所有針對傳動鏈故障的診斷和檢測尤為重要。[0003] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行中，由于風(fēng)況的不確定性，其轉(zhuǎn)速往往是非定常的?，F(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電故障檢測商業(yè)化系統(tǒng)中，速度信息是不做實(shí)時離散的，而只離散各振動傳感器的振動響應(yīng)。使得當(dāng)軸速實(shí)時信號缺失時，就會影響風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測的精準(zhǔn)度，甚至無法完成風(fēng)機(jī)傳動鏈故障的檢測，從而造成巨大損失。發(fā)明內(nèi)容[0004] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的問題是提供一種無轉(zhuǎn)速測量的風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測方法，當(dāng)軸速實(shí)時信號缺失時，從振動信號中提取風(fēng)機(jī)傳動鏈高速軸的瞬時軸速度，并對振動信號進(jìn)行同步重采集和同步分析，提高風(fēng)機(jī)傳動鏈中故障檢測的精準(zhǔn)度。[0005] 本發(fā)明通過以下技術(shù)手段解決上述技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種無轉(zhuǎn)速測量的風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測方法，包括如下步驟：[0006] 獲取已等時離散的振動信號；[0007] 通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度，對瞬時軸速度進(jìn)行時域積分獲得軸的瞬時相位；[0008] 基于軸的瞬時相位生成轉(zhuǎn)速計(jì)；[0009] 基于轉(zhuǎn)速計(jì)信息，進(jìn)行等相位角同步離散；[0010] 基于軸等相位角離散信號進(jìn)行同步分析，獲取風(fēng)機(jī)傳動鏈的部件損傷特征。[0011] 進(jìn)一步，所述獲取已等時離散的振動信號之前，還包括，從風(fēng)機(jī)主軸上獲取振動信號，并對振動信號進(jìn)行離散。[0012] 進(jìn)一步，所述通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度，還包括，當(dāng)軸速變化不大而沒有引起與別的頻率成分重疊時，用帶通濾波的方法孤立出與關(guān)于軸速的響應(yīng)成分，再通過希爾伯特變換方法獲取信號的分析函數(shù)，最后從分析函數(shù)提取瞬時相位與瞬時速度。[0013] 進(jìn)一步，所述通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度，還包括，通過短時FFT變換得到譜圖，再從譜圖得到瞬時速度的初值，利用old?Kalman濾波器得到速度的跟蹤濾波響應(yīng)，最后從響應(yīng)的希爾伯特變換中識別瞬時速度。[0014] 進(jìn)一步，所述基于軸的瞬時相位生成轉(zhuǎn)速計(jì)，還包括，通過識別相位整周期處的時間點(diǎn)以及每周內(nèi)等轉(zhuǎn)角處的時間位置形成數(shù)字域的轉(zhuǎn)速計(jì)。[0015] 進(jìn)一步，所述進(jìn)行等相位角同步離散，還包括，根據(jù)瞬時軸速度信息以及齒輪箱的運(yùn)動學(xué)關(guān)系將等時離散的振動信號轉(zhuǎn)換成響應(yīng)軸的等轉(zhuǎn)角離散信號。[0016] 進(jìn)一步，所述通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度，還包括，用所識別的瞬時軸速度對等時離散的振動信號以等軸轉(zhuǎn)角重采樣，經(jīng)FFT分析得到主軸的階次譜。[0017] 本發(fā)明還提供一種風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測裝置，包括[0018] 信號獲取單元：用于獲取已等時離散的振動信號；[0019] 第一處理單元：對瞬時軸速度進(jìn)行時域積分獲得軸的瞬時相位；[0020] 轉(zhuǎn)換單元：用于形成數(shù)字域的轉(zhuǎn)速計(jì)；[0021] 第二處理單元：用于進(jìn)行等相位角同步離散；[0022] 分析單元：用于進(jìn)行同步分析獲取風(fēng)機(jī)傳動鏈的部件損傷特征。[0023] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供一種無轉(zhuǎn)速測量的風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測方法，包括如下步驟：獲取已等時離散的振動信號；通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度，對瞬時軸速度進(jìn)行時域積分獲得軸的瞬時相位；基于軸的瞬時相位生成轉(zhuǎn)速計(jì)；基于轉(zhuǎn)速計(jì)信息，進(jìn)行等相位角同步離散；基于軸等相位角離散信號進(jìn)行同步分析，獲取風(fēng)機(jī)傳動鏈的部件損傷特征。當(dāng)軸速實(shí)時信號缺失時，從振動信號中提取風(fēng)機(jī)傳動鏈高速軸的瞬時軸速度，并對振動信號進(jìn)行同步重采集和同步分析，提高了風(fēng)機(jī)傳動鏈中故障檢測的精準(zhǔn)度。附圖說明[0024] 為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標(biāo)記標(biāo)識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實(shí)際的比例繪制。[0025] 圖1為本發(fā)明的流程示意圖；[0026] 圖2為風(fēng)機(jī)傳動鏈的加速度響應(yīng)頻譜圖；[0027] 圖3為振動信號及速度信號圖；[0028] 圖4為通過短時FFT變換得到的譜圖；[0029] 圖5為高速軸瞬時軸速檢測結(jié)果圖；[0030] 圖6為瞬時軸速度在譜圖上的疊加圖；[0031] 圖7為經(jīng)FFT分析得到的階次圖；[0032] 圖8為經(jīng)軸速識別和同步重采集后的底中速軸承上的振動響應(yīng)圖。具體實(shí)施方式[0033] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。[0034] 請參閱圖1～8所示，本發(fā)明提供一種無轉(zhuǎn)速測量的風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測方法，包括如下步驟：[0035] 獲取已等時離散的振動信號；通過獲取風(fēng)機(jī)主軸上的振動信號，再將振動信號進(jìn)行等時離散，使得離散后的振動信號能夠進(jìn)行數(shù)字處理。[0036] 通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度，對瞬時軸速度進(jìn)行時域積分獲得軸的瞬時相位；在旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行過程中，振動響應(yīng)中包含了與軸速度相關(guān)的信息，其中包括軸速以及高階諧波響應(yīng)以及齒輪嚙合頻率以及高階諧波等；如圖2所示的風(fēng)機(jī)傳動鏈加速度響應(yīng)頻譜圖，在圖中有明顯的高速軸HSS軸速響應(yīng)和行星齒輪嚙合響應(yīng)及其諧波；通過這些信息實(shí)現(xiàn)瞬時軸速的識別。[0037] 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動態(tài)響應(yīng)中還包括有故障信號以及系統(tǒng)運(yùn)行的響應(yīng)，比如軸的不平衡響應(yīng)以及齒輪的嚙合響應(yīng)等，通過信號處理的方法將瞬時軸速提取出來。[0038] 其中，當(dāng)軸速變化不大而沒有引起與別的頻率成分重疊時，用帶通濾波的方法孤立出與關(guān)于軸速的響應(yīng)成分，再通過希爾伯特變換方法獲取信號的分析函數(shù)，最后從分析函數(shù)提取瞬時相位與瞬時速度。[0039] 或者，如圖4所示，通過短時FFT變換得到譜圖，再從譜圖得到瞬時速度的初值，利用old?Kalman濾波器得到速度的跟蹤濾波響應(yīng)，最后從響應(yīng)的希爾伯特變換中識別瞬時速度；如圖6所示將所識別的瞬時軸速度在譜圖上疊加，顯示與高速軸速度響應(yīng)良好的重合度，用所識別的瞬時軸速度對等時離散的振動信號以等軸轉(zhuǎn)角重采樣，經(jīng)FFT分析得到主軸的階次譜；排出了因軸速變化引起的彌散效應(yīng)和非整周期采樣引起的泄露效應(yīng)，從而提高了分析精度。[0040] 如圖3所示，通過瞬時速度的識別找出與振動信號同步的速度信號，以便對原來已等時離散的振動信號進(jìn)行重新采樣，轉(zhuǎn)換成以軸的等周期采樣。[0041] 基于軸的瞬時相位生成轉(zhuǎn)速計(jì)；通過識別相位整周期處的時間點(diǎn)以及每周內(nèi)等轉(zhuǎn)角處的時間位置形成數(shù)字域的轉(zhuǎn)速計(jì)。[0042] 基于轉(zhuǎn)速計(jì)信息，進(jìn)行等相位角同步離散；根據(jù)瞬時軸速度信息以及齒輪箱的運(yùn)動學(xué)關(guān)系將等時離散的振動信號轉(zhuǎn)換成響應(yīng)軸的等轉(zhuǎn)角離散信號。[0043] 基于軸等相位角離散信號進(jìn)行同步分析，獲取風(fēng)機(jī)傳動鏈的部件損傷特征。對軸等相位角進(jìn)行分析，如同步分析、階次分析等；以同步分析獲取的風(fēng)機(jī)傳動鏈的部件損傷特征比常規(guī)的時域和頻域分析具有更高的精準(zhǔn)度。如圖8所示，經(jīng)軸速識別和同步采集后的低中速軸承上的振動響應(yīng)，再經(jīng)包絡(luò)分析后可以看到十分清晰的軸承內(nèi)圈損傷特征，即，軸承的內(nèi)圈損傷階次及其高階諧波，每一諧波均為中低速軸頻率所調(diào)制。[0044] 本發(fā)明還提供一種風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測裝置，包括[0045] 信號獲取單元：用于獲取已等時離散的振動信號；[0046] 第一處理單元：對瞬時軸速度進(jìn)行時域積分獲得軸的瞬時相位；[0047] 轉(zhuǎn)換單元：用于形成數(shù)字域的轉(zhuǎn)速計(jì)；[0048] 第二處理單元：用于進(jìn)行等相位角同步離散；[0049] 分析單元：用于進(jìn)行同步分析獲取風(fēng)機(jī)傳動鏈的部件損傷特征。[0050] 最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。
聲明：
“無轉(zhuǎn)速測量的風(fēng)機(jī)傳動鏈故障檢測方法及裝置” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：管理員
來源：重慶師范大學(xué)
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2024年10月25日 ~ 27日 
