CN114004539A - 一种基于振动数据的各方向磨损量评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于振动数据的各方向磨损量评估方法，通过在设备使用过程中通过容易获得的预测性维护的振动传感器数据计算难以测量的各方向轴上的磨损量的方法，根据保养周期，该特征值是动态的，可以作为对设备需要进行润滑维护的保养依据，或者代表实际磨损的参考量，提高了预测性维护中对设备寿命的估计准确率，以及故障预警的准确率。

Description

一种基于振动数据的各方向磨损量评估方法
技术领域
本发明涉及预测性维护技术领域，尤其涉及一种基于振动数据的各方向磨损量评估方法。
背景技术
在制造环境中采用预测性维护之前，专业人员和机器操作员必须经常定期安排维护时间，以便确定可能需要维修的内容。很多人认为，所有手动安排的机器维护中有一半实际上是徒劳的。考虑到这种形式的维护还占用了大量资源，时间和生产力，许多生产专业人士已从这种方法转向利用物联网技术来监视生产线上的机器状况、简化维护计划并收集实时数据，这意味着制造商可以降低成本，最大化产量并提高产品质量。
预测性维护监测系统主要针对设备的部件寿命进行分析预估，但是在评估过程中会遇到很多难以监测的磨损量、变形量等，如果要监测这些数据需要完全拆开机器设备并使用高精度度量设备，时间、人力和检验成本都极高。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于振动数据的各方向磨损量评估方法，本发明将难以直接获取的磨损量通过预测性维护获取的振动数据进行算法的计算，转变为对机器内部磨损量的评估值，根据保养周期，可以作为对设备需要润滑维护的依据，或是实际磨损的参考量，提升对设备寿命的预估准确性，成为新一代预测性维护的核心技术，为生产制造企业带来多方面的效益。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种基于振动数据的各方向磨损量评估方法，包括以下步骤：
步骤1，安装振动采集传感器在待测工业转动设备上；
步骤2，在正常生产过程中，采集振动传感器在X、Y、Z轴向的振幅、速度、加速度等基础状态数据，将在时间t1处产生的X轴振幅记为VX1，在时间t2处产生的X轴振幅记为VX2，在时间tn处产生的X轴振幅记为VXn，根据同样方式获得Y轴和Z轴的数据记录；
步骤3，计算基础振动引起的振幅基准特征数据；
步骤4，将振幅进行划分并计算落入不同区间的概率；
步骤5，映射特征值与真实磨损之间的关系并调参；
步骤6，当设备运行时，根据特征值迅速获得磨损量，也可以在当前v超过上次保养后的v时提示润滑保养设备。
进一步方案为，所述步骤3中，计算在设备工作过程中产生的单次基础振动引起的振幅基准特征数据Vi，
Figure BDA0003364575310000021
计算由设备工作过程中产生的基础振动引起的振幅基准特征数据Vbase，其中，a为冗余偏移量：
Figure BDA0003364575310000022
进一步方案为，所述步骤4中，在0–max(VXmax,VYmax,VZmax)中,以均值为中心,左右各取m/2个区间,区间号标记为1～m/2,每个区间的长度范围为:
Figure BDA0003364575310000023
计算X轴向的VXi(或Y/Z轴向的VYi/VZi)落入m中第i个区间的概率：
Figure BDA0003364575310000024
对计算出的m个概率，计算加权平均值。ω代表磨损权重，一般的，ω1<ω2<…<ωm。对磨损大的区间，权重相应较大，对磨损小的区间，磨损相对较小：
Figure BDA0003364575310000031
进一步方案为，所述步骤5中，在设备润滑保养后，计算出的v就代表设备综合磨损率，将v的取值区间与设备拆修过程中测量的磨损好坏检测结论进行映射，当映射结论不够线性时可以调整ωi的取值。
本发明的有益效果在于：
本发明的一种基于振动数据的各方向磨损量评估方法，通过在设备使用过程中通过容易获得的预测性维护的振动传感器数据计算难以测量的各方向轴上的磨损量的方法，根据保养周期，该特征值是动态的，可以作为对设备需要进行润滑维护的保养依据，或者代表实际磨损的参考量，提高了预测性维护中对设备寿命的估计准确率，以及故障预警的准确率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要实用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在任一实施例中，如图1所示，本发明的一种基于振动数据的各方向磨损量评估方法，包括：
安装振动采集传感器在待测工业转动设备上；
在正常生产过程中，采集一段时间(1天以上)的振动传感器在X、Y、Z轴向的振幅、速度、加速度等基础状态数据，将在时间t1处产生的X轴振幅记为VX1，在时间t2处产生的X轴振幅记为VX2，在时间tn处产生的X轴振幅记为VXn，Y轴和Z轴的记法与X轴类似；
计算基础振动引起的振幅基准特征数据；
计算在设备工作过程中产生的单次基础振动引起的振幅基准特征数据Vi，
Figure BDA0003364575310000041
计算由设备工作过程中产生的基础振动引起的振幅基准特征数据Vbase，其中，a为冗余偏移量：
Figure BDA0003364575310000042
在0–max(VXmax,VYmax,VZmax)中,以均值为中心,左右各取m/2个区间,区间号标记为1～m/2,每个区间的长度范围为:
Figure BDA0003364575310000043
将振幅进行划分并计算落入不同区间的概率；
计算X轴向的VXi(或Y/Z轴向的VYi/VZi)落入m中第i个区间的概率：
Figure BDA0003364575310000044
(7)对计算出的m个概率，计算加权平均值。ω代表磨损权重，一般的，ω1<ω2<…<ωm。对磨损大的区间，权重相应较大，对磨损小的区间，磨损相对较小：
Figure BDA0003364575310000045
映射特征值与真实磨损之间的关系并调参；在设备润滑保养后，计算出的v就代表设备综合磨损率，将v的取值区间与设备拆修过程中测量的磨损好坏检测结论进行映射，当映射结论不够线性时可以调整ωi的取值；
当设备运行时，根据特征值迅速获得磨损量，也可以在当前v超过上次保养后的v时提示润滑保养设备。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (4)

1.一种基于振动数据的各方向磨损量评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，安装振动采集传感器在待测工业转动设备上；
步骤2，在正常生产过程中，采集振动传感器在X、Y、Z轴向的振幅、速度、加速度等基础状态数据，将在时间t1处产生的X轴振幅记为VX1，在时间t2处产生的X轴振幅记为VX2，在时间tn处产生的X轴振幅记为VXn，根据同样方式获得Y轴和Z轴的数据记录；
步骤3，计算基础振动引起的振幅基准特征数据；
步骤4，将振幅进行划分并计算落入不同区间的概率；
步骤5，映射特征值与真实磨损之间的关系并调参；
步骤6，当设备运行时，根据特征值迅速获得磨损量。
2.如权利要求1所述的一种基于振动数据的各方向磨损量评估方法，其特征在于，所述步骤3中，计算在设备工作过程中产生的单次基础振动引起的振幅基准特征数据Vi，
Figure FDA0003364575300000011
计算由设备工作过程中产生的基础振动引起的振幅基准特征数据Vbase，其中，a为冗余偏移量：
Figure FDA0003364575300000012
3.如权利要求1所述的一种基于振动数据的各方向磨损量评估方法，其特征在于，所述步骤4中，在0–max(VXmax,VYmax,VZmax)中,以均值为中心,左右各取m/2个区间,区间号标记为1～m/2,每个区间的长度范围为:
Figure FDA0003364575300000013
计算X轴向的VXi(或Y/Z轴向的VYi/VZi)落入m中第i个区间的概率：
Figure FDA0003364575300000014
对计算出的m个概率，计算加权平均值；ω代表磨损权重，一般的，ω1<ω2<…<ωm；对磨损大的区间，权重相应较大，对磨损小的区间，磨损相对较小：
Figure FDA0003364575300000021
4.如权利要求1所述的一种基于振动数据的各方向磨损量评估方法，其特征在于，所述步骤5中，在设备润滑保养后，计算出的v就代表设备综合磨损率，将v的取值区间与设备拆修过程中测量的磨损好坏检测结论进行映射，当映射结论不够线性时可以调整ωi的取值。
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