CN115448188B - 一种塔式起重机回转机构综合监测控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种塔式起重机回转机构综合监测控制系统，包括：振动采集器，用于采集回转机构振动信号源；多个转动数据采集器，用于采集吊臂和回转驱动部的转动数据；控制系统，由回转机构的故障样本集获取信息熵特征值范围，回转机构运行过程中，判断回转机构振动信号源所对应的故障代码，得出故障类型；提示或显示装置，用于输出指示故障类型；控制系统还存储有根据吊臂和回转驱动转动异常所确立的故障特征值范围，回转机构运行过程中，控制系统将吊臂和回转驱动部的转动数据进行对比，判断是否落入故障特征值范围，在基于振动信号源输出指示的故障类型不稳定时，辅助进行故障类型判断。本发明通过两种故障类型识别方式的互相优化，使故障识别结果更准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及塔式起重机回转控制和监测预警技术领域，具体涉及一种塔式起重机回转机构综合监测控制系统。
背景技术
塔式起重机的回转机构通过一系列机械传动进行回转运动，回转机构中的传动件如啮合齿轮承受较重机械负载，基于振动检测和信息熵算法的故障监测方法是目前在对塔式起重机回转机构的故障监测中使用的一种方法，这种故障监测方法是通过将回转机构的故障样本集输入到分类器的信息熵算法中，采集回转机构的振动信号源并判断振动信号源是否落入信息熵特征值范围内，根据判断结果识别故障代码和确定故障类型，并显示给操作者。这种故障监测方法对全面识别故障类别具有一定的优势，但识别准确度的提高仍受一定条件制约，例如不可避免存在不同故障类型在信息熵特征值范围上的近似甚至交叉。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种塔式起重机回转机构综合监测控制系统，通过在基于振动信号源的故障类型识别中引入基于转动数据的故障类型识别，优化故障识别结果，提高故障识别准确度。
本发明的技术方案如下：
一种塔式起重机回转机构综合监测控制系统，包括：
振动采集器，所述振动采集器用于采集回转机构振动信号源；
转动数据采集器，所述转动数据采集器包含多个，至少一个转动数据采集器用于采集吊臂的转动数据，至少一个转动数据采集器用于采集回转驱动部的转动数据；
控制系统，所述控制系统存储回转机构的故障样本集，将回转机构的故障样本集通过信息熵算法得出信息熵特征值范围，回转机构运行过程中，判断振动采集器采集的回转机构振动信号源所对应的故障代码，得出故障类型；
提示或显示装置，用于输出指示故障类型；
所述控制系统还存储有根据吊臂和回转驱动转动异常所确立的故障特征值范围，回转机构运行过程中，控制系统将转动数据采集器采集的吊臂的转动数据和回转驱动部的转动数据进行对比，判断是否落入故障特征值范围，在基于振动信号源输出指示的故障类型不稳定时，辅助进行故障类型判断。
进一步，在上述塔式起重机回转机构综合监测控制系统中，所述的基于振动信号源输出指示的故障类型不稳定包括：同时输出指示两种以上故障类型；或者，两种以上故障类型反复交替输出指示。
进一步，在上述塔式起重机回转机构综合监测控制系统中，在基于振动信号源输出指示的故障类型稳定时，基于吊臂的转动数据和回转驱动部的转动数据对比所确立的故障识别结果不介入对输出指示的故障类型的判断。
进一步，在上述塔式起重机回转机构综合监测控制系统中，所述的辅助进行故障类型判断包括：在基于振动信号源输出指示的故障类型不稳定时，将两种故障识别方式所共同识别出的相同的故障类型作为最终故障类型。
进一步，在上述塔式起重机回转机构综合监测控制系统中，所述的辅助进行故障类型判断包括：在基于振动信号源输出指示的故障类型不稳定且两种故障识别方式不存在共同识别出的相同的故障类型时，替代基于振动信号源输出指示的故障类型作为最终故障类型。
进一步，在上述塔式起重机回转机构综合监测控制系统中，所述相同的故障类型通过故障代码进行关联识别。
进一步，在上述塔式起重机回转机构综合监测控制系统中，所述故障类型包括轮齿断裂故障和传动对中故障。
进一步，在上述塔式起重机回转机构综合监测控制系统中，所述的用于采集回转驱动部的转动数据的转动数据采集器包含多个，分别采集回转驱动部不同传动端的转动数据。
进一步，在上述塔式起重机回转机构综合监测控制系统中，所述振动采集器采用涡流传感器。
进一步，在上述塔式起重机回转机构综合监测控制系统中，所述控制系统包含分类器，通过所述分类器进行基于振动信号源的故障类型识别。
本发明的技术效果是：
本发明提出的塔式起重机回转机构综合监测控制系统，在采用基于振动检测和信息熵算法的故障监测方法保证故障识别的全面性基础上，通过进一步引入基于转动数据的故障类型识别，利用基于转动数据的故障类型识别在对一部分故障类型的识别中表现出的准确度优势来优化故障识别结果，特别是在基于振动信号源输出指示的故障类型不稳定时，协助确认故障类型，故障识别结果更准确可靠。
附图说明
图1为本发明提供的塔式起重机回转机构综合监测控制系统的一种示例性控制原理。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种塔式起重机回转机构综合监测控制系统，包括：
振动采集器，所述振动采集器用于采集回转机构振动信号源；
转动数据采集器，所述转动数据采集器包含多个，至少一个转动数据采集器用于采集吊臂的转动数据，至少一个转动数据采集器用于采集回转驱动部的转动数据；
控制系统，所述控制系统存储回转机构的故障样本集，将回转机构的故障样本集通过信息熵算法得出信息熵特征值范围，回转机构运行过程中，判断振动采集器采集的回转机构振动信号源所对应的故障代码，得出故障类型；
提示或显示装置，用于输出指示故障类型；
所述控制系统还存储有根据吊臂和回转驱动转动异常所确立的故障特征值范围，回转机构运行过程中，控制系统将转动数据采集器采集的吊臂的转动数据和回转驱动部的转动数据进行对比，判断是否落入故障特征值范围，在基于振动信号源输出指示的故障类型不稳定时，辅助进行故障类型判断。
本实施例以上所述的基于振动信号源输出指示的故障类型不稳定可以包括以下两方面情况：同时输出指示两种以上故障类型；或者，两种以上故障类型反复交替输出指示。
本实施例提出的上述塔式起重机回转机构综合监测控制系统，利用的原理主要是，采用基于振动检测和信息熵算法的故障监测方法作为主要故障识别执行方法，可以保证故障识别的全面性，可以识别包括最常见的轮齿断裂故障和传动对中故障在内的多种故障，并可以根据信息熵算法将故障类型具体到发生部位(例如断齿或不对中产生于减速机还是回转支撑等)，而当出现因信息熵特征值范围因素带来的故障识别结果不稳定时，又可以通过引入基于转动数据的故障类型识别来进一步确认故障类型，因为通过对比吊臂的转动数据与回转驱动部的转动数据之间的差异，可以较为准确识别一部分故障类型例如多个部位的断齿，这种情况下，就可以利用基于转动数据的故障类型识别在对一部分故障类型的识别中表现出的准确度优势来优化故障识别结果，特别是在基于振动信号源输出指示的故障类型不稳定时，协助确认故障类型，故障识别结果更准确可靠。
图1为本发明提供的塔式起重机回转机构综合监测控制系统的一种示例性控制原理，具体的，在该示例中，在基于振动信号源输出指示的故障类型稳定时，基于吊臂的转动数据和回转驱动部的转动数据对比所确立的故障识别结果不介入对输出指示的故障类型的判断，在基于振动信号源输出指示的故障类型不稳定时，将两种故障识别方式所共同识别出的相同的故障类型(可通过故障代码进行关联识别)作为最终故障类型，在基于振动信号源输出指示的故障类型不稳定且两种故障识别方式不存在共同识别出的相同的故障类型时，替代基于振动信号源输出指示的故障类型作为最终故障类型，本实施例中所述的替代应当是有条件的替代，条件就是对特定故障类型(不限于前面提到的断齿)的识别基于转动数据的识别方式表现出在准确度上的更好优势。
本发明中用于采集吊臂的转动数据的转动数据采集器和用于采集回转驱动部的转动数据的转动数据采集器均不限于一个，尤其是用于采集回转驱动部的转动数据的转动数据采集器不限于一个，例如，对于回转机构的回转驱动和减速设备之间采用诸如磁耦合一类柔性传动的情况下，可以采用不同的两个转动数据采集器分别采集磁耦合机构的主动传动端和从动传动端的转动数据，并分别基于主动传动端与吊臂的转动数据的对比和从动传动端与吊臂的转动数据的对比建立关联的故障特征数据(故障特征值范围)和故障识别判断程序(基于两部分对比数据协同判断)。
本实施例所述的塔式起重机回转机构综合监测控制系统中，所述振动采集器可以采用涡流传感器，控制系统可以包含分类器，至少通过分类器进行基于振动信号源的故障类型识别，相关信息熵算法和故障识别细节也可参见中国专利CN202010623925.7等现有技术的介绍，不再具体说明。
本实施例所述的转动数据采集和对比也是本领域技术人员所掌握的一般技术，例如本实施例所采集的转动数据优选为角速度数据或者线速度数据，转动数据采集器可以采用编码器进行基础数据的采集。
另外，本实施例中可以基于传动速比的换算进行吊臂转动速度和回转驱动转动速度的对比，基于对转动速度差异的阈值限定来定义和识别吊臂和回转驱动转动异常，进而定义和识别特定故障。
以上所述，仅为本发明较佳的实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种塔式起重机回转机构综合监测控制系统，其特征在于，包括：
振动采集器，所述振动采集器用于采集回转机构振动信号源；
转动数据采集器，所述转动数据采集器包含多个，至少一个转动数据采集器用于采集吊臂的转动数据，至少一个转动数据采集器用于采集回转驱动部的转动数据；
控制系统，所述控制系统存储回转机构的故障样本集，将回转机构的故障样本集通过信息熵算法得出信息熵特征值范围，回转机构运行过程中，判断振动采集器采集的回转机构振动信号源所对应的故障代码，得出故障类型；
提示或显示装置，用于输出指示故障类型；
所述控制系统还存储有根据吊臂和回转驱动部转动异常所确立的故障特征值范围，回转机构运行过程中，控制系统将转动数据采集器采集的吊臂的转动数据和回转驱动部的转动数据进行对比，判断是否落入故障特征值范围，在基于振动信号源输出指示的故障类型不稳定时，辅助进行故障类型判断。
2.根据权利要求1所述的一种塔式起重机回转机构综合监测控制系统，其特征在于，所述的基于振动信号源输出指示的故障类型不稳定包括：同时输出指示两种以上故障类型；或者，两种以上故障类型反复交替输出指示。
3.根据权利要求2所述的一种塔式起重机回转机构综合监测控制系统，其特征在于，在基于振动信号源输出指示的故障类型稳定时，基于吊臂的转动数据和回转驱动部的转动数据对比所确立的故障识别结果不介入对输出指示的故障类型的判断。
4.根据权利要求1所述的一种塔式起重机回转机构综合监测控制系统，其特征在于，所述的辅助进行故障类型判断包括：在基于振动信号源输出指示的故障类型不稳定时，将基于振动信号源和基于转动数据的两种故障识别方式所共同识别出的相同的故障类型作为最终故障类型。
5.根据权利要求1所述的一种塔式起重机回转机构综合监测控制系统，其特征在于，所述的辅助进行故障类型判断包括：在基于振动信号源输出指示的故障类型不稳定且基于振动信号源和基于转动数据的两种故障识别方式不存在共同识别出的相同的故障类型时，基于转动数据识别出的故障类型替代基于振动信号源输出指示的故障类型作为最终故障类型。
6.根据权利要求4或5所述的一种塔式起重机回转机构综合监测控制系统，其特征在于，所述相同的故障类型通过故障代码进行关联识别。
7.根据权利要求1所述的一种塔式起重机回转机构综合监测控制系统，其特征在于，所述故障类型包括轮齿断裂故障和传动对中故障。
8.根据权利要求1所述的一种塔式起重机回转机构综合监测控制系统，其特征在于，所述的用于采集回转驱动部的转动数据的转动数据采集器包含多个，分别采集回转驱动部不同传动端的转动数据。
9.根据权利要求1所述的一种塔式起重机回转机构综合监测控制系统，其特征在于，所述振动采集器采用涡流传感器。
10.根据权利要求1所述的一种塔式起重机回转机构综合监测控制系统，其特征在于，所述控制系统包含分类器，通过所述分类器进行基于振动信号源的故障类型识别。
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