CN102721466A - 基于细化峭度分析的盾构机故障判别装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电检验式监视控制系统领域，具体为一种基于细化峭度分析的盾构机故障判别装置及其使用方法。一种基于细化峭度分析的盾构机故障判别装置，其特征是：还包括模/数转换器(2)、微处理器(3)和输出设备(4)。一种基于细化峭度分析的盾构机故障判别装置的使用方法，其特征是：按如下步骤依次进行：a.安装；b.采集物理量；c.模/数转换；d.计算；e.判断。本发明结构简单，操作方便，界面友好，判断准确。
Description
技术领域
本发明涉及电检验式监视控制系统领域，具体为一种基于细化峭度分析的盾构机故障判别装置及其使用方法。
背景技术
盾构隧道掘进机，简称盾构机，是一种隧道掘进的专用工程机械，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。盾构机涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要求能适应不同的地质条件，对可靠性要求极高，但目前对盾构机故障预警和判断的方法准确度和自动化程度都不高，难以适应现代化工程的需要。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种准确率高、操作简便的，本发明公开了一种基于细化峭度分析的盾构机故障判别装置及其使用方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种基于细化峭度分析的盾构机故障判别装置，包括振动传感器，振动传感器安装在盾构机的旋转机械部件上，其特征是：还包括模/数转换器、微处理器、输出设备和输入设备，振动传感器的模拟信号输出端通过信号线连接模/数转换器的模拟信号输入端，模/数转换器的数字信号输出端通过信号线连接微处理器，输出设备通过信号线连接微处理器；微处理器选用数字信号处理器、单片机和可编程控制器中的任意一种；输出设备选用显示屏；输入设备选用键盘。
所述的基于细化峭度分析的盾构机故障判别装置，其特征是：振动传感器选用加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的任意一种，振动传感器的数量至少为2个，模/数转换器的数量和振动传感器的数量相等，每一个振动传感器和一个模/数转换器连接，模/数转换器通过总线方式连接微处理器，输出设备还包括打印机。
所述的基于细化峭度分析的盾构机故障判别装置的使用方法，其特征是：按如下步骤依次进行：
a. 安装：将振动传感器安装在盾构机的旋转机械部件上，盾构机的旋转机械部件包括主轴承、齿轮和旋转轴系；
b. 采集物理量：启动盾构机，待盾构机运转平稳后，通常盾构机运转约3～5分钟后即到达平稳状态，振动传感器开始采集盾构机旋转机械部件的旋转参数，并将旋转参数转换成模拟信号后输入模/数转换器，旋转参数包括转速、旋转周期和瞬时振幅；
c. 模/数转换：模/数转换器对振动传感器输出的模拟信号实施采样，采样频率不低于盾构机旋转机械部件最低故障特征频率的2倍；采样时间不低于盾构机旋转机械部件旋转周期的2倍，通常取盾构机旋转机械部件旋转周期的10倍，模/数转换器将从振动传感器采样获得的旋转参数模拟信号转换成旋转参数数字信号后再输入微处理器；
d. 计算：微处理器对输入的旋转参数数字信号作峭度分析，设盾构机旋转机械部件的转速为n，旋转周期为T；模/数转换器对振动传感器输出的模拟信号实施采样的采样频率为f，采样时间为t；在第i次采样时的瞬时振幅为xi，且t≥2T，根据旋转周期T分割采样时间t，即用T除t，将采样时间t分割成J个区间，每个区间的时间段内振动传感器采样N次，有N=T·f，
微处理器根据下列(1)式和(2)式计算峭度值K：
e. 输出：根据(1)式和(2)式的计算，在J个区间里共获得J个峭度值K，微处理器根据每个区间所对应的时间顺序和峭度值，绘制成直角坐标系的图象，直角坐标系中的水平轴指代时间顺序，直角坐标系中的垂直轴指代峭度值，微处理器控制输出设备输出图象，根据图象即可对盾构机的故障作出判断及预警，判断方法是：若相邻区间的K值幅值相差不超过3倍的，判断为正常状态；若超过3倍则判断为出现故障。
本发明通过检测振动信号以对设备的早期故障起预防作用，本发明结构小巧，而且接口扩展丰富，可以实现和上位机的数据通讯，其中信号处理亦具有较好的优势。
现有的计算峭度值的方法是根据在一定的采样时间t内采样获得振动值xi，根据香农定律，一般在一段t内包含n个旋转周期T，则相应有N个采样点，然后计算峭度值K；本发明是将采样时间t按照旋转周期T分割成数个区间然后计算峭度值K，由峭度值K的计算公式可知，采样点数越多，统计量越容易受到各采样值的影响。而本方法将一段采样时间t逐段压缩成旋转周期T后再计算K值，因此本发明对冲击脉冲发生更加敏感；同时，本发明易于实现，装置操作简单，图形显示K值变动趋势，简单明了。
本发明的有益效果是：结构简单，操作方便，界面友好，判断准确。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种基于细化峭度分析的盾构机故障判别装置，包括振动传感器1、模/数转换器2、微处理器3、输出设备4和输入设备5，如图1所示，具体结构是：振动传感器1安装在盾构机的旋转机械部件上，如主轴承、电机转轴等，振动传感器1的模拟信号输出端通过信号线连接模/数转换器2的模拟信号输入端，模/数转换器2的数字信号输出端通过信号线连接微处理器3，输出设备4通过信号线连接微处理器3；微处理器3选用数字信号处理器、单片机和可编程控制器中的任意一种，本实施例选用可编程控制器；输出设备4选用显示屏和打印机，打印机的接口可以选用LPT接口或USB接口；输入设备5选用键盘；振动传感器1选用加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的任意一种，本实施例选用位移传感器；振动传感器1的数量根据盾构机旋转机械部件的数量而定，模/数转换器2的数量和振动传感器1的数量相等，每一个振动传感器1和一个模/数转换器2连接，模/数转换器2通过总线方式连接微处理器3。
本实施例使用时，按如下步骤依次进行：
a. 安装：将振动传感器1安装在盾构机的旋转机械部件上，盾构机的旋转机械部件包括主轴承、电机转轴等，根据不同的监测对象，计算出各自的最低故障特征频率并通过输入设备5输入微处理器3存储；
b. 采集物理量：启动盾构机，待盾构机运转5分钟后达平稳状态时振动传感器1开始采集盾构机旋转机械部件的旋转参数，并将旋转参数转换成模拟信号后输入模/数转换器2，旋转参数包括转速、旋转周期和瞬时振幅；
c. 模/数转换：模/数转换器2对振动传感器1输出的模拟信号实施采样，采样频率不低于盾构机旋转机械部件最低故障特征频率的2倍，本实施例取10倍；采样时间不低于盾构机旋转机械部件旋转周期的2倍，本实施例取10倍；模/数转换器2将从振动传感器1采样获得的旋转参数模拟信号转换成旋转参数数字信号后再输入微处理器3；
d. 计算：微处理器3对输入的旋转参数数字信号作峭度分析，设盾构机旋转机械部件的转速为n，旋转周期为T；模/数转换器2对振动传感器1输出的模拟信号实施采样的采样频率为f，采样时间为t；在第i次采样时的瞬时振幅为xi，且t≥2T，根据旋转周期T分割采样时间t，即用T除t，将采样时间t分割成J个区间，每个区间的时间段内振动传感器1采样N次，有N=T·f，
微处理器3根据下列1式和2式计算峭度值K：
e. 输出：根据1式和2式的计算，在J个区间里共获得J个峭度值K，微处理器3根据每个区间所对应的时间顺序和峭度值，绘制成直角坐标系的图象，直角坐标系中的水平轴指代时间顺序，直角坐标系中的垂直轴指代峭度值，微处理器3控制输出设备4输出图象，根据图象即可对盾构机的故障作出判断及预警，判断方法是：若相邻区间的K值幅值相差不超过3倍的，判断为正常状态；若超过3倍则判断为出现故障。
Claims (4)
1.一种基于细化峭度分析的盾构机故障判别装置，包括振动传感器(1)，振动传感器(1)安装在盾构机的旋转机械部件上，其特征是：还包括模/数转换器(2)、微处理器(3)、输出设备(4)和输入设备(5)，振动传感器(1)的模拟信号输出端通过信号线连接模/数转换器(2)的模拟信号输入端，模/数转换器(2)的数字信号输出端通过信号线连接微处理器(3)，输出设备(4)通过信号线连接微处理器(3)；
微处理器(3)选用数字信号处理器、单片机和可编程控制器中的任意一种；输出设备(4)选用显示屏；输入设备(5)选用键盘。
2.如权利要求1所述的基于细化峭度分析的盾构机故障判别装置，其特征是：振动传感器(1)选用加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的任意一种，振动传感器(1)的数量至少为2个，模/数转换器(2)的数量和振动传感器(1)的数量相等，每一个振动传感器(1)和一个模/数转换器(2)连接，模/数转换器(2)通过总线方式连接微处理器(3)，输出设备(4)还包括打印机。
3.如权利要求1或2所述的基于细化峭度分析的盾构机故障判别装置的使用方法，其特征是：按如下步骤依次进行：
a. 安装：将振动传感器(1)安装在盾构机的旋转机械部件上，盾构机的旋转机械部件包括主轴承、齿轮和旋转轴系；
b. 采集物理量：启动盾构机，待盾构机运转平稳后，振动传感器(1)开始采集盾构机旋转机械部件的旋转参数，并将旋转参数转换成模拟信号后输入模/数转换器(2)，旋转参数包括转速、旋转周期和瞬时振幅；
c. 模/数转换：模/数转换器(2)对振动传感器(1)输出的模拟信号实施采样，采样频率不低于盾构机旋转机械部件最低故障特征频率的2倍；采样时间不低于盾构机旋转机械部件旋转周期的2倍，模/数转换器(2)将从振动传感器(1)采样获得的旋转参数模拟信号转换成旋转参数数字信号后再输入微处理器(3)；
d. 计算：微处理器(3)对输入的旋转参数数字信号作峭度分析，设盾构机旋转机械部件的转速为n，旋转周期为T；模/数转换器(2)对振动传感器(1)输出的模拟信号实施采样的采样频率为f，采样时间为t；在第i次采样时的瞬时振幅为xi，且t≥2T，根据旋转周期T分割采样时间t，即用T除t，将采样时间t分割成J个区间，每个区间的时间段内振动传感器(1)采样N次，有N=T·f，
微处理器(3)根据下列(1)式和(2)式计算峭度值K：
e. 输出：根据(1)式和(2)式的计算，在J个区间里共获得J个峭度值K，微处理器(3)根据每个区间所对应的时间顺序和峭度值，绘制成直角坐标系的图象，直角坐标系中的水平轴指代时间顺序，直角坐标系中的垂直轴指代峭度值，微处理器(3)控制输出设备(4)输出图象，根据图象即可对盾构机的故障作出判断及预警，判断方法是：若相邻区间的K值幅值相差不超过3倍的，判断为正常状态；若超过3倍则判断为出现故障。
4.如权利要求3所述的基于细化峭度分析的盾构机故障判别装置的使用方法，其特征是：在c模/数转换步骤时，采样频率不低于盾构机旋转机械部件最低故障特征频率的10倍；采样时间不低于盾构机旋转机械部件旋转周期的10倍。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110210169A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-06 | 中铁高新工业股份有限公司 | 一种基于lstm的盾构机故障预测方法 |
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2012
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Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| LUCIA IVANIČOVÁ: "Statistical Evaluation of Model Rock Compressive Strength at Branisko Exploratory Tunnel Excavation", 《ACTA MONTANISTICA SLOVACA》 * |
| 夏晓中: "南京长江隧道泥水盾构机状态监测方案设计与实施", 《国防交通工程与技术》 * |
| 席玉洁等: "滚动轴承故障监测诊断中的自适应滤波算法", 《轴承》 * |
| 苏志忠等: "低速重载滚动轴承故障诊断的研究与应用", 《轴承》 * |
| 门汝斌: "基于虚拟仪器的盾构机状态检测系统研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110210169A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-06 | 中铁高新工业股份有限公司 | 一种基于lstm的盾构机故障预测方法 |
| CN110210169B (zh) * | 2019-06-14 | 2023-08-18 | 中铁高新工业股份有限公司 | 一种基于lstm的盾构机故障预测方法 |
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