CN113739567A - 一种回转窑窑体状态评估方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于回转窑领域，公开了一种回转窑窑体状态评估方法及系统，通过获取回转窑窑体的键相信号及同步的各托轮的径向位移振动信号；根据键相信号将各托轮的径向位移振动信号进行角域转换，得到各托轮的角域信号；将各托轮的角域信号进行阶次分析，得到各托轮的角域信号阶次谱，并提取第一阶次的幅值与相位；根据第一阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号；根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解，得到并根据回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号，得到回转窑窑体第一状态评估结果。提升了回转窑窑体状态评估的速度、准确性与可靠性。

Description

一种回转窑窑体状态评估方法及系统

技术领域

本发明属于回转窑领域，涉及一种回转窑窑体状态评估方法及系统。

背景技术

回转窑是一种被广泛应用于冶金、化工、建材等行业大型旋转煅烧设备，窑体部件是进行物料煅烧的工艺场所，在回转窑设备运行过程中，窑体承受着巨大的温度载荷与机械载荷，伴随着弹性与塑性两种类型的形变状态。不同的窑体形变状态会对整个设备运行造成不同程度的影响，轻则造成回转窑运行部件的异常振动，继而加剧部件损坏，重则使得窑体产生裂纹甚至断裂，造成严重经济损失。

窑体状态是影响设备安全运行的重要因素，由于其故障危害性大的原因，使得企业投入巨大的人力、物力进行窑体健康状态评估。但是，目前企业采用的温度指标监测、专人巡检以及定期检修的维护方式，十分依赖工人经验水平，窑体状态评估还存在极大的滞后性，无法及时准确地判断窑体状态，无法及时制定后续维护计划，导致对企业造成巨大的经济损失。

因此，需要一种简单直观且安全有效的窑体状态评估方法，弥补现有方法的不足，减轻工人劳动强度，减少非必要停产检测，进而降低企业生产维护成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，回转窑的窑体状态评估存在极大的滞后性的缺点，提供一种回转窑窑体状态评估方法及系统。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明第一方面，一种回转窑窑体状态评估方法，包括以下步骤：

获取回转窑窑体的键相信号，以及与键相信号同步的回转窑窑体的各托轮的径向位移振动信号；根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行角域转换，得到各托轮的角域信号；

将各托轮的角域信号进行阶次分析，得到各托轮的角域信号阶次谱，提取各托轮的角域信号阶次谱中第一阶次的幅值与相位；

根据第一阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号；

根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号；

根据回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号，得到回转窑窑体第一状态评估结果。

本发明回转窑窑体状态评估方法进一步的改进在于：

所述获取回转窑窑体的键相信号的具体方法为：

在回转窑窑体上布置键相触发块，并通过键相传感器采集键相触发块的触发时刻值，得到回转窑窑体的键相信号。

所述获取与键相信号同步的回转窑窑体的各托轮的径向位移振动信号的具体方法为：

在回转窑窑体的各托轮的径向方向上布置位移传感器，且回转窑窑体同一支撑档位两侧托轮的位移传感器沿回转窑窑体对称设置；

在键相传感器第一次采集键相触发块的触发时刻值时，通过各托轮的位移传感器同步采集各托轮的径向位移振动信号。

所述根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行角域转换，得到各托轮的角域信号的具体方法为：

根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行分段，采用三次样条曲线拟合分段数据点，并对拟合后的曲线进行等间隔取样，得到各托轮的角域信号。

所述根据第一阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号的具体方法为：

根据第一阶次的幅值与相位，通过下式得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号：

A(n)＝x(n)/cos(β-α)

其中，A_m为第一阶次的幅值，B为第一阶次的相位，n为幅值与相位的取值点，范围为0～N，N为取值点的总点数，x(n)为托轮在径向位移振动信号采集方向的振动信号，A(n)为托轮在承载力方向的第一托轮振动信号，β为托轮的安装角，α为径向位移振动信号采集方向与水平方向的夹角；

所述根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号的具体方法为：

根据各托轮的安装角，通过下式将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解：

X(n)＝A_L(n)×cosβ-A_R(n)×cosβ

Y(n)＝A_L(n)×sinβ+A_R(n)×sinβ

其中，A_L(n)为各支撑档位一侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号，A_R(n)为各支撑档位另一侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号，X(n)为回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号，Y(n)为回转窑窑体在各支撑档位的第一垂直振动信号，β为托轮的安装角。

所述根据回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号，得到回转窑窑体第一状态评估结果的具体方法为：

将回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号分别作为横纵坐标绘制于坐标图中，得到各支撑档位的二维全息椭圆，并计算各全息椭圆的预设参数；当各全息椭圆的预设参数均在预设阈值范围内时，回转窑窑体第一状态评估结果为正常运行；否则，回转窑窑体第一状态评估结果为故障运行。

所述预设参数包括椭圆长轴、椭圆短轴、椭圆度、椭圆倾角和初相位中的一种或几种。

所述预设参数包括椭圆长轴、椭圆度以及初相位；当椭圆长轴超过预设的椭圆长轴阈值范围时，故障类型为回转窑窑体的偏心量增大；当椭圆度超过预设的椭圆度阈值范围时，故障类型为两侧托轮的支撑刚度发生变化；当初相位超过预设的初相位阈值范围时，故障类型为回转窑窑体偏心量相对于预设参照物的夹角发生变化。

还包括提取各托轮的角域信号阶次谱中第二阶次的幅值与相位；

根据第二阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第二托轮振动信号；

根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第二托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第二水平振动信号与第二垂直振动信号；

根据回转窑窑体在各支撑档位的第二水平振动信号与第二垂直振动信号，得到回转窑窑体第二状态评估结果。

本发明第二方面，一种回转窑窑体状态评估系统，包括：

转换模块，用于获取回转窑窑体的键相信号，以及与键相信号同步的回转窑窑体的各托轮的径向位移振动信号；根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行角域转换，得到各托轮的角域信号；

阶次分析模块，用于将各托轮的角域信号进行阶次分析，得到各托轮的角域信号阶次谱，提取各托轮的角域信号阶次谱中第一阶次的幅值与相位；

重构模块，用于根据第一阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号；

正交分解模块，用于根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号；

评估模块，用于根据回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号，得到回转窑窑体第一状态评估结果。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明回转窑窑体状态评估方法，通过获取回转窑窑体的键相信号以及各托轮的径向位移振动信号，然后进行角域转换、阶次分析以及相位和幅值的提取，进而重构各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号，根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号。通过对各托轮的径向位移振动信号进行分析处理后，基于得到的回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号，即可实现回转窑窑体状态评估，利用各托轮的径向位移振动信号完成回转窑窑体状态的正确评估，不依赖于工人经验水平，极大的提升了回转窑窑体状态评估的准确性与可靠性。同时，评故方法的过程简洁，评估速度快速，使得窑体状态评估的实时性得到极大提升，易于在工业现场推广应用，便于及时制定后续维护计划，降低对企业造的经济损失。

进一步的，本发明的窑体状态评估方法故障机理清晰，采用简单的二维全息椭圆及其相关指标表征，监测结果简单直观。且可根据计算参数实现窑体变形的简单定位，以便及时确定正确的维护方式。

附图说明

图1为本发明的回转窑窑体状态评估方法流程框图；

图2为本发明的位移传感器监测位置示意图；

图3为本发明的某支撑档位第一阶次与第一阶次二维全息椭圆示意图；

图4为本发明的二维全息椭圆各参数对应的物理含义示意图。

图5为本发明的回转窑某支撑档位第一阶次二维全息椭圆参数变化趋势图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明一实施例中，提供一种回转窑窑体状态评估方法，包括以下步骤。

S1：获取回转窑窑体的键相信号，以及与键相信号同步的回转窑窑体的各托轮的径向位移振动信号；根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行角域转换，得到各托轮的角域信号。

具体的，本实施例中，所述获取回转窑窑体的键相信号的具体方法为：在回转窑窑体上布置键相触发块，并通过键相传感器采集键相触发块的触发时刻值，得到回转窑窑体的键相信号。

本实施例中，所述获取与键相信号同步的回转窑窑体的各托轮的径向位移振动信号的具体方法为：参见图2，在回转窑窑体的各托轮的径向方向上布置位移传感器，且回转窑窑体同一支撑档位两侧托轮的位移传感器沿回转窑窑体对称设置；在键相传感器第一次采集键相触发块的触发时刻值时，通过各托轮的位移传感器同步采集各托轮的径向位移振动信号，保证在键相触发块第一次触发键相传感器的时候，同步开始记录窑体键相信号与各托轮的径向位移振动信号。

其中，位移传感器需安装于具有预设弯曲角度的支架上，该支架实现并且将位移传感器的表面与托轮表面尽可能的平行，保证采集信号的有效性。

本实施例中，所述根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行角域转换，得到各托轮的角域信号的具体方法为：根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行分段，采用三次样条曲线拟合分段数据点，并对拟合后的曲线进行等间隔取样，得到各托轮的角域信号。

S2：将各托轮的角域信号进行阶次分析，得到各托轮的角域信号阶次谱，提取各托轮的角域信号阶次谱中第一阶次的幅值与相位。

其中，阶次分析是本领域内常用的分析方法，相当于时域傅里叶变化在角域信号上的应用。通过将各托轮的角域信号进行阶次分析，得到各托轮的角域信号阶次谱，提取各托轮的角域信号阶次谱中第一阶次的幅值与相位。具体的，一般可设置若干取值点，分别提取各取值点的幅值与相位。

S3：根据第一阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号。

具体的，本实施例中，所述根据第一阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号的具体方法为：根据第一阶次的幅值与相位，通过下式得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号：

A(n)＝x(n)/cos(β-α)

其中，A_m为第一阶次的幅值，B为第一阶次的相位，n为幅值与相位的取值点，范围为0～N，N为取值点的总点数，x(n)为托轮在径向位移振动信号采集方向的振动信号，A(n)为托轮在承载力方向的第一托轮振动信号，β为托轮的安装角，一般为60°，α为径向位移振动信号采集方向与水平方向的夹角，一般为40°。

其中，径向位移振动信号采集方向与水平方向的夹角，即各托轮的径向方向上布置位移传感器的轴线与水平方向的夹角，这里的水平方向指的是回转窑窑体在工作时，以其水平支撑台表面所在平面为水平面，以此定义水平方向。托轮的安装角具体指的是托轮中心与回转窑窑体中心连线与水平方向的夹角。

S4：根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号。

具体的，本实施例中，所述根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号的具体方法为：根据各托轮的安装角，通过下式将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解：

X(n)＝A_L(n)×cosβ-A_R(n)×cosβ

Y(n)＝A_L(n)×sinβ+A_R(n)×sinβ

其中，A_L(n)为各支撑档位一侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号，A_R(n)为各支撑档位另一侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号，X(n)为回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号，Y(n)为回转窑窑体在各支撑档位的第一垂直振动信号，β为托轮的安装角。

S5：根据回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号，得到回转窑窑体第一状态评估结果。

具体的，本实施例中，参见图3，所述根据回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号，得到回转窑窑体第一状态评估结果的具体方法为：将回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号分别作为横纵坐标绘制于坐标图中，得到各支撑档位的二维全息椭圆，并计算各全息椭圆的预设参数；当各全息椭圆的预设参数均在预设阈值范围内时，回转窑窑体第一状态评估结果为正常运行；否则，回转窑窑体第一状态评估结果为故障运行。

优选的，参见图4，预设参数包括椭圆长轴、椭圆度、椭圆倾角和初相位中的一种或几种。其中，椭圆长轴A_i表示二维全息椭圆长轴的大小，椭圆短轴B_i表示二维全息椭圆短轴的大小，椭圆倾角Ф_i表示二维全息椭圆长轴与X轴正半轴夹角的大小，初相位β_i表示取值起始点和原点的连线与X轴正半轴夹角的大小，椭圆度E_i表示为二维全息椭圆的短轴与长轴的比值。

通过提取得到椭圆长轴A_i、椭圆倾角Ф_i、初相位β_i及椭圆度E_i，这四大评估指标能够对各支撑档位回转窑窑体的运行状态进行趋势分析，观察评估指标是否发生跳变或偏离当前稳定趋势来及时发现窑体的异常状态。

其中，二维全息椭圆的形状变大，即椭圆长轴A_i超过预设的椭圆长轴阈值范围时，代表该支撑档位回转窑窑体的偏心量增大。二维全息椭圆的形状变扁，即椭圆度E_i超过预设的椭圆度阈值范围时，代表该支撑档位两侧托轮的支撑刚度发生变化。初相位β_i超过预设的初相位阈值范围时，代表该支撑档位回转窑窑体偏心量相对于预设参照物的夹角发生变化，预设参照物一般为键相触发块。

参见图5，由多组数据得到的某档位窑体对应一阶全息椭圆的特征参数变化趋势图，从图中可见提取得到的椭圆长轴、椭圆倾角、初相位及椭圆度四大评估指标在运行期间都处于稳定变化，且此时段窑体状态也处于正常运行状态，若观察评估指标发生跳变或偏离当前稳定趋势则可及时发现窑体的异常状态，说明本发明所提出的窑体状态评估方法是有效的。

综上所述，本发明回转窑窑体状态评估方法，通过获取回转窑窑体的键相信号以及各托轮的径向位移振动信号，然后进行角域转换、阶次分析以及相位和幅值的提取，进而重构各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号，根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号。上述流程对各托轮的径向位移振动信号进行分析处理后，基于得到的回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号，即可实现回转窑窑体状态评估，利用各托轮的径向位移振动信号完成回转窑窑体状态的正确评估，不依赖于工人经验水平，极大的提升了回转窑窑体状态评估的准确性与可靠性。同时，评故方法的过程简洁，评估速度快速，使得窑体状态评估的实时性得到极大提升，易于在工业现场推广应用，便于及时制定后续维护计划，降低对企业造的经济损失。同时，可以结合现有的窑体状态评估方法同步使用，保证回转窑窑体状态评估的准确性与可靠性。

进一步的，本发明的窑体状态评估方法故障机理清晰，采用简单的二维全息椭圆及其相关指标表征，监测结果简单直观。且可根据计算参数实现窑体变形的简单定位，以便及时确定正确的维护方式。

本发明回转窑窑体状态评估方法，通过窑体键相信号与托轮径向位移振动信号同步采集的监测方案，采用角域重采样的方法将时域信号转换位角域信号，并提取窑体转频对应阶次的幅值与相位，重构出托轮在承载力方向的振动信号，利用正交合成分解原理获取表征窑体状态的水平与垂直方向的振动信号，从而绘制出各档位对应的二维全息椭圆，并计算相关评估指标，通过全息椭圆的形状大小及相关评估指标的变化趋势即可对窑体状态进行简单直观地评估。该方法相比于企业现有的温度场监测、轴承温度监测、人工巡检等维护方式，依据窑体形变后对托轮振动的影响，提取出托轮振动信号表征窑体状态的振动成分，利用全息谱原理对窑体状态进行直观展示，并通过全息椭圆参数实现窑体变化的趋势分析，属于对现有方法的补充。结合现有监测诊断方法可以提高窑体运行状态评估的准确性与可靠性，更好地满足工业现场需求。

优选的，本发明再一实施例中，发明人在实际的工作中发现，各托轮的角域信号阶次谱中第二阶次的信号也具有一定的表征回转窑窑体状态的效果，因此，提取各托轮的角域信号阶次谱中第二阶次的幅值与相位。继而，根据第二阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第二托轮振动信号；根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第二托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第二水平振动信号与第二垂直振动信号；根据回转窑窑体在各支撑档位的第二水平振动信号与第二垂直振动信号，得到回转窑窑体第二状态评估结果。

其中，针对根据第二阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第二托轮振动信号的具体方法，根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第二托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第二水平振动信号与第二垂直振动信号的具体方法，以及根据回转窑窑体在各支撑档位的第二水平振动信号与第二垂直振动信号，得到回转窑窑体第二状态评估结果，均可参见上述对第一阶次的具体过程。

通过结合第一阶次的幅值与相位与第二阶次的幅值与相位，更加精确的评估回转窑窑体状态，得到的评过结果与实际情况更加贴合。

下述为本发明的装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于装置实施例中未纰漏的细节，请参照本发明方法实施例。

本发明再一实施例中，提供一种回转窑窑体状态评估系统，能够用于实现上述的回转窑窑体状态评估方法，具体的，该回转窑窑体状态评估系统包括转换模块、阶次分析模块、重构模块、正交分解模块以及评估模块。

其中，转换模块用于获取回转窑窑体的键相信号，以及与键相信号同步的回转窑窑体的各托轮的径向位移振动信号；根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行角域转换，得到各托轮的角域信号；阶次分析模块用于将各托轮的角域信号进行阶次分析，得到各托轮的角域信号阶次谱，提取各托轮的角域信号阶次谱中第一阶次的幅值与相位；重构模块用于根据第一阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号；正交分解模块用于根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号；评估模块用于根据回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号，得到回转窑窑体第一状态评估结果。

本发明再一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor、DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于回转窑窑体状态评估方法的操作。

本发明再一个实施例中，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(Memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中有关回转窑窑体状态评估方法的相应步骤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回转窑窑体状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取回转窑窑体的键相信号，以及与键相信号同步的回转窑窑体的各托轮的径向位移振动信号；根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行角域转换，得到各托轮的角域信号；

将各托轮的角域信号进行阶次分析，得到各托轮的角域信号阶次谱，提取各托轮的角域信号阶次谱中第一阶次的幅值与相位；

根据第一阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号；

根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号；

根据回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号，得到回转窑窑体第一状态评估结果。

2.根据权利要求1所述的回转窑窑体状态评估方法，其特征在于，所述获取回转窑窑体的键相信号的具体方法为：

在回转窑窑体上布置键相触发块，并通过键相传感器采集键相触发块的触发时刻值，得到回转窑窑体的键相信号。

3.根据权利要求2所述的回转窑窑体状态评估方法，其特征在于，所述获取与键相信号同步的回转窑窑体的各托轮的径向位移振动信号的具体方法为：

在回转窑窑体的各托轮的径向方向上布置位移传感器，且回转窑窑体同一支撑档位两侧托轮的位移传感器沿回转窑窑体对称设置；

在键相传感器第一次采集键相触发块的触发时刻值时，通过各托轮的位移传感器同步采集各托轮的径向位移振动信号。

4.根据权利要求1所述的回转窑窑体状态评估方法，其特征在于，所述根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行角域转换，得到各托轮的角域信号的具体方法为：

根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行分段，采用三次样条曲线拟合分段数据点，并对拟合后的曲线进行等间隔取样，得到各托轮的角域信号。

5.根据权利要求1所述的回转窑窑体状态评估方法，其特征在于，所述根据第一阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号的具体方法为：

根据第一阶次的幅值与相位，通过下式得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号：

A(n)＝x(n)/cos(β-α)

其中，A_m为第一阶次的幅值，B为第一阶次的相位，n为幅值与相位的取值点，范围为0～N，N为取值点的总点数，x(n)为托轮在径向位移振动信号采集方向的振动信号，A(n)为托轮在承载力方向的第一托轮振动信号，β为托轮的安装角，α为径向位移振动信号采集方向与水平方向的夹角；

所述根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号的具体方法为：

根据各托轮的安装角，通过下式将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解：

X(n)＝A_L(n)×cosβ-A_R(n)×cosβ

Y(n)＝A_L(n)×sinβ+A_R(n)×sinβ

其中，A_L(n)为各支撑档位一侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号，A_R(n)为各支撑档位另一侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号，X(n)为回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号，Y(n)为回转窑窑体在各支撑档位的第一垂直振动信号，β为托轮的安装角。

6.根据权利要求1所述的回转窑窑体状态评估方法，其特征在于，所述根据回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号，得到回转窑窑体第一状态评估结果的具体方法为：

将回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号分别作为横纵坐标绘制于坐标图中，得到各支撑档位的二维全息椭圆，并计算各全息椭圆的预设参数；当各全息椭圆的预设参数均在预设阈值范围内时，回转窑窑体第一状态评估结果为正常运行；否则，回转窑窑体第一状态评估结果为故障运行。

7.根据权利要求6所述的回转窑窑体状态评估方法，其特征在于，所述预设参数包括椭圆长轴、椭圆短轴、椭圆度、椭圆倾角和初相位中的一种或几种。

8.根据权利要求6所述的回转窑窑体状态评估方法，其特征在于，所述预设参数包括椭圆长轴、椭圆度以及初相位；当椭圆长轴超过预设的椭圆长轴阈值范围时，故障类型为回转窑窑体的偏心量增大；当椭圆度超过预设的椭圆度阈值范围时，故障类型为两侧托轮的支撑刚度发生变化；当初相位超过预设的初相位阈值范围时，故障类型为回转窑窑体偏心量相对于预设参照物的夹角发生变化。

9.根据权利要求1所述的回转窑窑体状态评估方法，其特征在于，还包括提取各托轮的角域信号阶次谱中第二阶次的幅值与相位；

根据第二阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第二托轮振动信号；

根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第二托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第二水平振动信号与第二垂直振动信号；

根据回转窑窑体在各支撑档位的第二水平振动信号与第二垂直振动信号，得到回转窑窑体第二状态评估结果。

10.一种回转窑窑体状态评估系统，其特征在于，包括：

转换模块，用于获取回转窑窑体的键相信号，以及与键相信号同步的回转窑窑体的各托轮的径向位移振动信号；根据键相信号，将各托轮的径向位移振动信号进行角域转换，得到各托轮的角域信号；

阶次分析模块，用于将各托轮的角域信号进行阶次分析，得到各托轮的角域信号阶次谱，提取各托轮的角域信号阶次谱中第一阶次的幅值与相位；

重构模块，用于根据第一阶次的幅值与相位，得到各托轮在承载力方向的第一托轮振动信号；

正交分解模块，用于根据各托轮的安装角，将回转窑窑体各支撑档位两侧的托轮在承载力方向的第一托轮振动信号进行正交分解，得到回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号；

评估模块，用于根据回转窑窑体在各支撑档位的第一水平振动信号与第一垂直振动信号，得到回转窑窑体第一状态评估结果。

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