CN117571348A - 浮空器故障诊断方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种浮空器故障诊断方法、装置、电子设备及存储介质，属于计算机技术领域，所述方法包括：获取目标计算叶片在各个第一旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和风机在第一旋转圈内的转频；基于转频区间，对在多个第一旋转圈中进行筛选；通过单参数拟合，确定目标计算叶片在各个目标监测位置处的残余振动直流偏量；去除第一同步振动位移中的残余振动直流偏量；通过正弦拟合以及幅频响应拟合，确定目标计算叶片在转频区间内的振动阻尼比；通过分析阻尼比变化，确定故障诊断结果。通过单参数拟合去除同步振动位移中的残余振动直流偏量，能够避免每个目标监测位置所采集到的残余振动直流偏量不相同影响正弦拟合，提高检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种浮空器故障诊断方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
风机是浮空器调节气囊内气体压力的关键设备，而风机旋转叶片是其核心部件，浮空器风机运行于临近空间极端环境中，风机叶片的健康状况对于风机乃至浮空器的安全、平稳和高效运行具有重大意义。浮空器风机作为一种小型透平机械，运行过程中叶片承受复杂的冲击载荷和极端低温，容易产生疲劳及失效等问题，而叶片振动导致的疲劳断裂故障和事故尤为突出，同时可以通过叶片振动参数辨识实现叶片早期故障状态预计。因此，对叶片进行振动监测是很有必要的，而同步振动阻尼比与叶片的振动稳定性关系密切，当叶片出现裂纹时其振动模态的阻尼比将会明显变化，通过跟踪叶片同步振动阻尼比的变化，可以达到故障诊断和故障预警的目的。
对于包括风机叶片在内的透平机械的旋转叶片的振动监测，主要有两种方式：接触式测量方式和非接触式测量方式，接触式方法成本高且无法长期有效监测，而目前常规使用的非接触式测量方式大多采用叶尖定时(Blade Tip Timing)方法，通过采集叶片的到达时间测量叶片的振动幅值，并使用相关方法进行振动参数辨识。
相关技术中，基于非接触式的叶片阻尼比辨识方法需要3个及以上传感器，在正弦拟合时认为残余振动直流偏量是一致的，而实际上每个传感器所采集到的残余振动直流偏量是不同的，导致引入误差，降低了振动阻尼比的检测精度，浮空器故障诊断结果的准确度较低。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种浮空器故障诊断方法、装置、电子设备及存储介质。
第一方面，本发明提供一种浮空器故障诊断方法，包括：
针对各个第一旋转圈，获取目标计算叶片在第一旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和浮空器的风机在第一旋转圈内的转频，所述目标计算叶片为所述风机中任意一个叶片，所述风机的外壳上设置有多个所述目标监测位置；
基于转频区间，在多个第一旋转圈中进行筛选，确定多个第二旋转圈，所述第二旋转圈对应的转频处于所述转频区间内，所述转频区间是基于目标计算叶片在旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移，通过分析同步振动响应所确定的；
基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述风机在第二旋转圈内的转频，通过单参数拟合，确定所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的第一同步振动参数集，所述第一同步振动参数集包括残余振动直流偏量；
基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的残余振动直流偏量，通过去除第一同步振动位移中的残余振动直流偏量，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移；
基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合以及幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的振动阻尼比，所述参考周向角度差用于表示目标监测位置与参考位置之间的周向角度差，所述参考位置为所述风机上的任意一个周向位置；
基于多次测试的振动阻尼比，通过分析阻尼比的变化，确定浮空器故障诊断结果。
可选地，根据本发明提供的一种浮空器故障诊断方法，所述基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合以及幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的振动阻尼比，包括：
基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第二同步振动参数集，所述第二同步振动参数集包括第一振幅分量和第二振幅分量；
基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第一振幅分量和第二振幅分量，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移；
基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移和各个第二旋转圈对应的转频，通过幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的第三同步振动参数集，所述第三同步振动参数集包括振动阻尼比。
可选地，根据本发明提供的一种浮空器故障诊断方法，所述多个所述目标监测位置的位置总数大于或等于3，所述基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第二同步振动参数集，包括：
通过以下第一正弦拟合公式，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第二同步振动参数集；
其中：
Yrev表示第二同步振动参数集，Db表示残余振动直流偏量，a1表示第一振幅分量，a2表示第二振幅分量，nEO表示所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值，θi(i＝1,2,3,...,np)表示第i个目标监测位置对应的参考周向角度差，np表示多个所述目标监测位置的位置总数，表示所述目标计算叶片经过第i个目标监测位置的第二同步振动位移，rev表示第二旋转圈的编号。
可选地，根据本发明提供的一种浮空器故障诊断方法，所述多个所述目标监测位置的位置总数大于或等于2，所述基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第二同步振动参数集，包括：
通过以下第二正弦拟合公式，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第二同步振动参数集；
其中：
Yrev表示第二同步振动参数集，a1表示第一振幅分量，a2表示第二振幅分量，nEO表示所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值，θi(i＝1,2,3,...,np)表示第i个目标监测位置对应的参考周向角度差，np表示多个所述目标监测位置的位置总数，表示所述目标计算叶片经过第i个目标监测位置的第二同步振动位移，rev表示第二旋转圈的编号。
可选地，根据本发明提供的一种浮空器故障诊断方法，所述基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第一振幅分量和第二振幅分量，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移，包括：
通过以下振动幅值公式，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移；
其中，Amax表示第三同步振动位移，a1表示第一振幅分量，a2表示第二振幅分量。
可选地，根据本发明提供的一种浮空器故障诊断方法，所述基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移和各个第二旋转圈对应的转频，通过幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的第三同步振动参数集，包括：
通过以下幅频响应拟合公式，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的第三同步振动参数集；
其中，Amax表示第三同步振动位移，Ω表示第二旋转圈对应的转频，第三同步振动参数集包括A0、ξ和fn，A0表示幅值系数，ξ表示所述目标计算叶片的振动阻尼比，fn表示共振中心频率值。
可选地，根据本发明提供的一种浮空器故障诊断方法，所述基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述风机在第二旋转圈内的转频，通过单参数拟合，确定所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的第一同步振动参数集，包括：
通过以下单参数拟合公式，确定所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的第一同步振动参数集；
其中，
x表示第一同步振动位移，Ω′表示转频区间，第一同步振动参数集包括A0，Q，ξ，fn和Db，其中A0表示幅值系数，Q表示品质因数，且Q＝1/(2ξ)，ξ表示所述目标计算叶片的振动阻尼比，/>表示相位，fn表示共振中心频率值，Db表示残余振动直流偏量。
第二方面，本发明还提供一种浮空器故障诊断装置，包括：
叶片监测模块，用于针对各个第一旋转圈，获取目标计算叶片在第一旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和浮空器的风机在第一旋转圈内的转频，所述目标计算叶片为所述风机中任意一个叶片，所述风机的外壳上设置有多个所述目标监测位置；
旋转圈筛选模块，用于基于转频区间，在多个第一旋转圈中进行筛选，确定多个第二旋转圈，所述第二旋转圈对应的转频处于所述转频区间内，所述转频区间是基于目标计算叶片在旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移，通过分析同步振动响应所确定的；
单参数拟合模块，用于基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述风机在第二旋转圈内的转频，通过单参数拟合，确定所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的第一同步振动参数集，所述第一同步振动参数集包括残余振动直流偏量；
振动直流偏量去除模块，用于基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的残余振动直流偏量，通过去除第一同步振动位移中的残余振动直流偏量，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移；
多次拟合模块，用于基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合以及幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的振动阻尼比，所述参考周向角度差用于表示目标监测位置与参考位置之间的周向角度差，所述参考位置为所述风机上的任意一个周向位置；
故障诊断模块，用于基于多次测试的振动阻尼比，通过分析阻尼比的变化，确定浮空器故障诊断结果。
第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述浮空器故障诊断方法。
第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述浮空器故障诊断方法。
本发明提供的浮空器故障诊断方法、装置、电子设备及存储介质，通过获取目标计算叶片在各个第一旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和浮空器的风机在第一旋转圈内的转频，可以基于转频区间，筛选出多个第二旋转圈，进而可以通过单参数拟合确定目标计算叶片在各个目标监测位置处的残余振动直流偏量，进而可以去除第一同步振动位移中的残余振动直流偏量，以获取第二同步振动位移，进而可以通过正弦拟合以及幅频响应拟合，确定目标计算叶片在转频区间内的振动阻尼比，进而通过分析阻尼比的变化，可以确定浮空器故障诊断结果，通过单参数拟合去除同步振动位移中的残余振动直流偏量，能够避免每个目标监测位置所采集到的残余振动直流偏量不相同影响正弦拟合，有效地防止引入相应误差，能够提高振动阻尼比的检测精度，实现精确地获取浮空器故障诊断结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的浮空器故障诊断方法的流程示意图；
图2是本发明提供的正弦拟合以及幅频响应拟合的流程示意图；
图3是本发明提供的多种拟合法之间对比的示意图；
图4是本发明提供的叶片在各个传感器下的同步振动位移的示意图；
图5是本发明提供的三传感器结果与四传感器结果进行对比的箱体图之一；
图6是本发明提供的三传感器结果与四传感器结果进行对比的箱体图之二；
图7是本发明提供的浮空器故障诊断装置的结构示意图；
图8是本发明提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为了便于更加清晰地理解本发明各实施例，首先对一些相关的背景知识进行如下介绍。
在相关技术中，传统的基于叶尖定时法的叶片振动阻尼比辨识方法首先需要3个及以上个传感器(目标监测位置)，基于叶片同步振动的振动倍频nEO，第i个叶端传感器(目标监测位置)获得的叶片振动位移xi(i＝1,2,3,...,np)及每一圈的转频Ω，每个传感器的周向安装角度θi(i＝1,2,3,…,np)，np表示叶尖定时传感器的数量，Db、a1和a2为需要求解的未知量，Db表示残余振动直流偏量，a1表示第一振幅分量，a2表示第二振幅分量。下式为正弦拟合所采用的公式：
下标rev表示第rev圈，需要对选取的同步振动区间内的每一圈的多个传感器采集到的在该圈的叶片振动位移进行正弦拟合计算。
该圈的振动幅值Amax为：
对选取的同步振动区间内的Amax进行目标函数拟合即可分析获得叶片在该同步振动模态下的阻尼比。拟合目标函数为：
上式中有3个未知量A0、ξ和fn，A0表示幅值系数，ξ表示振动阻尼比，fn表示共振中心频率值，且振动频率ωn＝fn·nEO。使用上式作为拟合目标函数对对正弦拟合法得到的Amax(Ω)序列进行拟合即可得到包括阻尼比ξ、共振中心频率fn在内的叶片的振动信息。
相关技术中，基于非接触式的叶片阻尼比辨识方法需要3个及以上传感器，同时需要更多的传感器数量才有可能做到稳定准确的阻尼比辨识，且每个传感器的实际采集到的残余振动直流偏量是不同的，而在正弦拟合时认为残余振动直流偏量是一致的，导致了误差的引入。但是浮空器风机直径小，对采集系统及传感器的重量敏感，可安装的传感器数量有限，过多数量传感器会增加系统重量。
为了克服上述缺陷，本发明提供一种浮空器故障诊断方法、装置、电子设备及存储介质，通过三次拟合，能够避免每个目标监测位置所采集到的残余振动直流偏量不相同影响正弦拟合，有效地防止引入相应误差。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明提供的浮空器故障诊断方法的流程示意图，如图1所述，所述浮空器故障诊断方法的执行主体可以是电子设备，例如服务器等。该方法包括：
步骤101，针对各个第一旋转圈，获取目标计算叶片在第一旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和浮空器的风机在第一旋转圈内的转频，所述目标计算叶片为所述风机中任意一个叶片，所述风机的外壳上设置有多个所述目标监测位置。
具体地，可以在浮空器风机或其他透平机械任意一级旋转叶片顶部(风机的外壳上)非接触式地设置不少于两个目标监测位置，并选定任意周向位置作为参考位置计算并记录各个目标监测位置与参考位置的周向角度差记为参考周向角度差，获取所测风机升速或降速过程中的每一个旋转叶片在每一个旋转圈(第一旋转圈)内经过每一个目标监测位置时的同步振动位移，选取任意一个叶片为目标计算叶片，目标计算叶片在每一个旋转圈内经过目标监测位置时的同步振动位移序列记为第一同步振动位移，同时获取风机在每一旋转圈内的转频，作为目标计算叶片的转频。
步骤102，基于转频区间，在多个第一旋转圈中进行筛选，确定多个第二旋转圈，所述第二旋转圈对应的转频处于所述转频区间内，所述转频区间是基于目标计算叶片在旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移，通过分析同步振动响应所确定的。
步骤103，基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述风机在第二旋转圈内的转频，通过单参数拟合，确定所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的第一同步振动参数集，所述第一同步振动参数集包括残余振动直流偏量。
具体地，选取一定的转频区间，选取两个及以上个目标监测位置，基于目标计算叶片在该选定转频区间内所有旋转圈(第二旋转圈)内经过每一个选定的目标监测位置时的第一同步振动位移及对应的转频，通过拟合计算(单参数拟合)得到的目标计算叶片在每一个选定目标监测位置处在该选定转频区间内所测得的同步振动参数，记为第一同步振动参数集，第一同步振动参数集包括残余振动直流偏量。
步骤104，基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的残余振动直流偏量，通过去除第一同步振动位移中的残余振动直流偏量，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移。
具体地，基于目标计算叶片在选定转频区间内每个旋转圈(第二旋转圈)的第一同步振动位移及对应的第一同步振动参数集(包括残余振动直流偏量)计算得到目标计算叶片在选定转频区间内每个旋转圈的第二同步振动位移。
可选地，可以通过以下残余振动直流偏量去除公式，确定目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移：
其中，为第i个目标监测位置的第二同步振动位移。
步骤105，基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合以及幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的振动阻尼比，所述参考周向角度差用于表示目标监测位置与参考位置之间的周向角度差，所述参考位置为所述风机上的任意一个周向位置。
步骤106，基于多次测试的振动阻尼比，通过分析阻尼比的变化，确定浮空器故障诊断结果。
具体地，多次测试的振动阻尼比包括当前测试所获取的振动阻尼比和历史测试所获取的振动阻尼比，可以在历史时刻下，通过执行上述步骤101至步骤105，获取历史测试所获取的振动阻尼比，可以在当前时刻下通过执行上述步骤101至步骤105，获取当前测试所获取的振动阻尼比，基于历史测试所获取的振动阻尼比和当前测试所获取的振动阻尼比，通过分析变化率，可以确定振动阻尼比变化率，故障情况下，振动阻尼比会发生变化，通过比较振动阻尼比变化率与变化率阈值之间的大小，可以分析当前的振动阻尼比相比于历史的振动阻尼比是否发生较大变化，若确定振动阻尼比变化率大于变化率阈值，则表明当前的振动阻尼比相比于历史的振动阻尼比发生较大变化，则可以确定浮空器发生故障，能够在浮空器发生故障时，及时地作出故障指示。
本发明提供的浮空器故障诊断方法，通过获取目标计算叶片在各个第一旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和浮空器的风机在第一旋转圈内的转频，可以基于转频区间，筛选出多个第二旋转圈，进而可以通过单参数拟合确定目标计算叶片在各个目标监测位置处的残余振动直流偏量，进而可以去除第一同步振动位移中的残余振动直流偏量(通过单参数拟合去恒偏量)，以获取第二同步振动位移，进而可以通过正弦拟合以及幅频响应拟合，确定目标计算叶片在转频区间内的振动阻尼比，进而通过分析阻尼比的变化，可以确定浮空器故障诊断结果，通过单参数拟合去除同步振动位移中的残余振动直流偏量，能够避免每个目标监测位置所采集到的残余振动直流偏量不相同影响正弦拟合，有效地防止引入相应误差，能够提高振动阻尼比的检测精度，实现精确地获取浮空器故障诊断结果。
可选地，根据本发明提供的一种浮空器故障诊断方法，图2是本发明提供的正弦拟合以及幅频响应拟合的流程示意图，如图2所示，所述基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合以及幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的振动阻尼比，包括：
步骤201，基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第二同步振动参数集，所述第二同步振动参数集包括第一振幅分量和第二振幅分量；
步骤202，基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第一振幅分量和第二振幅分量，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移；
步骤203，基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移和各个第二旋转圈对应的转频，通过幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的第三同步振动参数集，所述第三同步振动参数集包括振动阻尼比。
可以理解的是，通过正弦拟合可以确定目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第一振幅分量和第二振幅分量，进而基于目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第一振幅分量和第二振幅分量，可以确定目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移，进而通过幅频响应拟合，可以确定目标计算叶片在转频区间内的振动阻尼比，进而通过分析阻尼比的变化，能够高效地确定浮空器故障诊断结果。而且由于在进行正弦拟合之前，通过单参数拟合去除同步振动位移中的残余振动直流偏量，因而能够避免每个目标监测位置所采集到的残余振动直流偏量不相同影响正弦拟合，实现高效且精确地获取浮空器故障诊断结果。
可选地，根据本发明提供的一种浮空器故障诊断方法，所述多个所述目标监测位置的位置总数大于或等于3，所述基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第二同步振动参数集，包括：
通过以下第一正弦拟合公式，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第二同步振动参数集；
其中：
Yrev表示第二同步振动参数集，Db表示残余振动直流偏量，a1表示第一振幅分量，a2表示第二振幅分量，nEO表示所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值，θi(i＝1,2,3,...,np)表示第i个目标监测位置对应的参考周向角度差，np表示多个所述目标监测位置的位置总数，表示所述目标计算叶片经过第i个目标监测位置的第二同步振动位移，rev表示第二旋转圈的编号。
具体地，可以获取目标计算叶片在选定转频区间内的同步振动倍频值，基于同步振动倍频值、目标计算叶片在该选定转频区间内每一旋转圈(第二旋转圈)经过选定的三个及以上目标监测位置时的对应的第二同步振动位移及每个选定目标监测位置的参考周向角度差，通过正弦拟合法计算得到目标计算叶片在选定转频区间内的每一旋转圈的第二同步振动参数集，第二同步振动参数集包括第一振幅分量和第二振幅分量。
因此，通过上述第一正弦拟合公式，能够按照并行处理的方式，对目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第二同步振动参数集进行估算，能够充分利用计算机的并行处理相关的算力资源。
可选地，根据本发明提供的一种浮空器故障诊断方法，所述多个所述目标监测位置的位置总数大于或等于2，所述基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第二同步振动参数集，包括：
通过以下第二正弦拟合公式，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第二同步振动参数集；
其中：
Yrev表示第二同步振动参数集，a1表示第一振幅分量，a2表示第二振幅分量，nEO表示所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值，θi(i＝1,2,3,...,np)表示第i个目标监测位置对应的参考周向角度差，np表示多个所述目标监测位置的位置总数，表示所述目标计算叶片经过第i个目标监测位置的第二同步振动位移，rev表示第二旋转圈的编号。
具体地，可以获取目标计算叶片在选定转频区间内的同步振动倍频值，基于同步振动倍频值、目标计算叶片在该选定转频区间内每一旋转圈(第二旋转圈)经过选定的两个及以上目标监测位置时的对应的第二同步振动位移及每个选定目标监测位置的参考周向角度差，通过正弦拟合法计算得到目标计算叶片在选定转频区间内的每一旋转圈的第二同步振动参数集，第二同步振动参数集包括第一振幅分量和第二振幅分量。
可以理解的是，在正弦拟合之前，已基于单参数拟合所确定的第一同步振动参数集，去除第一同步振动位移中的残余振动直流偏量，在正弦拟合的过程中，可以无需将残余振动直流偏量Db作为未知量进行求解，因而第二正弦拟合公式的第二同步振动参数集中Yrev不包括残余振动直流偏量Db。可见，相比于第一正弦拟合公式(其需要求解残余振动直流偏量Db、第一振幅分量a1和第二振幅分量a2)，第二正弦拟合公式(其需要求解第一振幅分量a1和第二振幅分量a2)减少了一个未知量，也即第二正弦拟合公式需要求解两项未知量，相应地，在采用第二正弦拟合公式的情况下，可以使用2个传感器(两个目标监测位置)，便能够准确地确定振动阻尼比。
而相关技术中，需要3个及以上传感器，同时需要更多的传感器数量才有可能做到稳定准确的阻尼比辨识。浮空器风机直径小，对采集系统及传感器的重量敏感，可安装的传感器数量有限，过多数量传感器会增加系统重量。
本发明通过在正弦拟合之前，基于单参数拟合所确定的第一同步振动参数集，去除第一同步振动位移中的残余振动直流偏量，以及通过第二正弦拟合公式将未知量的项数从3项降低至两项，实现在布置2个传感器(两个目标监测位置)的情况下，也能够精确地确定振动阻尼比，避免安装过多的传感器，降低系统重量。
可选地，根据本发明提供的一种浮空器故障诊断方法，所述基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第一振幅分量和第二振幅分量，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移，包括：
通过以下振动幅值公式，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移；
其中，Amax表示第三同步振动位移，a1表示第一振幅分量，a2表示第二振幅分量。
具体地，可以通过振动幅值公式，基于目标计算叶片在选定转频区间内的每一旋转圈(第二旋转圈)的第二同步振动参数集(包括第一振幅分量和第二振幅分量)计算得到目标计算叶片在选定转频区间内的每一旋转圈的第三同步振动位移。
可以理解的是，通过上述振动幅值公式可以确定目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移，进而通过幅频响应拟合，可以确定目标计算叶片在转频区间内的振动阻尼比，进而通过分析阻尼比的变化，能够高效地确定浮空器故障诊断结果。而且能够避免每个目标监测位置所采集到的残余振动直流偏量不相同影响正弦拟合，实现高效且精确地获取浮空器故障诊断结果。
可选地，根据本发明提供的一种浮空器故障诊断方法，所述基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移和各个第二旋转圈对应的转频，通过幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的第三同步振动参数集，包括：
通过以下幅频响应拟合公式，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的第三同步振动参数集；
其中，Amax表示第三同步振动位移，Ω表示第二旋转圈对应的转频，第三同步振动参数集包括A0、ξ和fn，A0表示幅值系数，ξ表示所述目标计算叶片的振动阻尼比，fn表示共振中心频率值。
具体地，基于目标计算叶片在选定转频区间内的每一旋转圈(第二旋转圈)的第三同步振动位移及转频，通过拟合计算(幅频响应拟合计算)得到目标计算叶片在该选定转频区间内的第三同步振动参数集。其中第三同步振动参数集包括目标计算叶片在该选定转频区间内的振动阻尼比。
可以理解的是，通过上述幅频响应拟合公式，可以确定目标计算叶片在转频区间内的第三同步振动参数集，第三同步振动参数集包括振动阻尼比，进而可以通过分析阻尼比的变化，能够高效地确定浮空器故障诊断结果。而且能够避免每个目标监测位置所采集到的残余振动直流偏量不相同影响正弦拟合，实现高效且精确地获取浮空器故障诊断结果。
可选地，根据本发明提供的一种浮空器故障诊断方法，所述基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述风机在第二旋转圈内的转频，通过单参数拟合，确定所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的第一同步振动参数集，包括：
通过以下单参数拟合公式，确定所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的第一同步振动参数集；
其中，
x表示第一同步振动位移，Ω′表示转频区间，第一同步振动参数集包括A0，Q，ξ，fn和Db，其中A0表示幅值系数，Q表示品质因数，且Q＝1/(2ξ)，ξ表示所述目标计算叶片的振动阻尼比，/>表示相位，fn表示共振中心频率值，Db表示残余振动直流偏量。
可以理解的是，通过上述单参数拟合公式，可以确定目标计算叶片在各个目标监测位置处的第一同步振动参数集，第一同步振动参数集包括残余振动直流偏量，进而可以去除第一同步振动位移中的残余振动直流偏量，以获取第二同步振动位移，进而可以通过正弦拟合以及幅频响应拟合，确定目标计算叶片在转频区间内的振动阻尼比，进而通过分析阻尼比的变化，可以确定浮空器故障诊断结果，通过单参数拟合去除同步振动位移中的残余振动直流偏量，能够避免每个目标监测位置所采集到的残余振动直流偏量不相同影响正弦拟合，能够提高浮空器故障诊断结果的精确度。
可选地，图3是本发明提供的多种拟合法之间对比的示意图，如图3所示，相关技术中的方法为二次拟合法，本发明所提供的方法为三次拟合法，三次拟合法可以是三次拟合法Ⅰ，三次拟合法可以是三次拟合法Ⅱ，图3中的正弦拟合采用上述第一正弦拟合公式，图3中的改进正弦拟合采用上述第二正弦拟合公式。
某一试验中，使用了4个光纤传感器，传感器安装位置(也即目标监测位置)的角度分别为0°(0°对应传感器的编号为1)，6°(6°对应传感器的编号为2)，12°(12°对应传感器的编号为3)，18°(18°对应传感器的编号为4)。
图4是本发明提供的叶片在各个传感器下的同步振动位移的示意图，通过4个光纤传感器对目标计算叶片进行监测，可以获取到如图4所示的振动位移数据，也即获取目标计算叶片在第一旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移。
从图4中可以看到在磁铁激励下叶片有多个同步振动响应区间。选取一大一小两个共振区间(也即转频区间)，如图4中椭圆所标注，使用倍频辨识方法可以辨识得到发生在90Hz左右的共振的振动倍频值为24，而在120Hz左右的振动倍频值为18。使用单参数拟合公式拟合得到每个传感器测得的两个振动区间的残余振动直流偏量，如表1所示，表1中残余振动直流偏量的单位为μm。
表1拟合所得各个传感器下振动位移的残余振动直流偏量表
通过分析表1的数据，可知同一转频区间，针对不同传感器通过单参数拟合法得到的残余振动直流偏量是不同的，两个传感器之间的最大的相对差异可大于10μm。同时在不同的转频区间，单参数拟合所得的同一个传感器的残余振动直流偏量也是不同的。
在4个传感器所监测到的数据均参与拟合计算的情况下，通过不同拟合方法进行拟合，所确定的振动阻尼比，如表2所示。
表2四传感器阻尼辨识结果对比表
在3个传感器所监测到的数据均参与拟合计算的情况下，通过不同拟合方法进行拟合，所确定的振动阻尼比，如表3和表4所示。
表3 24倍频三传感器阻尼辨识结果对比表
| 传感器组合 | (1，2，3) | (1，2，4) | (1，3，4) | (2，3，4) |
| 二次拟合法 | 0.00125 | 0.00110 | 0.00129 | 0.00111 |
| 三次拟合法Ⅰ | 0.00107 | 0.00106 | 0.00109 | 0.00104 |
| 三次拟合法Ⅱ | 0.00107 | 0.00103 | 0.00105 | 0.00104 |
表4 18倍频三传感器阻尼辨识结果对比表
| 传感器组合 | (1，2，3) | (1，2，4) | (1，3，4) | (2，3，4) |
| 二次拟合法 | 0.00043 | 0.00220 | 0.00211 | 0.00043 |
| 三次拟合法Ⅰ | 0.00041 | 0.00094 | 0.00103 | 0.00042 |
| 三次拟合法Ⅱ | 0.00041 | 0.00045 | 0.00046 | 0.00042 |
图5是本发明提供的三传感器结果与四传感器结果进行对比的箱体图之一，图6是本发明提供的三传感器结果与四传感器结果进行对比的箱体图之二，使用箱体图表示表3及表4所示结果并与四传感器结果(表2)进行对比如图5及图6所示。可以明显看到两种三次拟合法(三次拟合法Ⅰ和三次拟合法Ⅱ)在准确性及稳定性上均明显优于二次拟合法。而三次拟合法中，三次拟合法Ⅱ相对于三次拟合法Ⅰ也表现出较高的可靠性，对于不同的传感器组合均能辨识得到基本一致的振动阻尼值。
同时三次拟合法Ⅱ还具备双传感器的辨识能力，辨识结果如表5所示。在仅使用2个传感器进行三次拟合法Ⅱ辨识时，仍能够辨识得到较为接近的振动阻尼比，但在较小的振动幅值区间(18EO)，也有一些传感器组合辨识结果与三传感器及四传感器辨识结果有一定差距，但这样的差距仍小于使用3传感器时的二次拟合法及三次拟合法Ⅰ的结果。
表5三次拟合法Ⅱ不同双传感器组合阻尼辨识结果对比表
本发明提供的浮空器故障诊断方法，通过获取目标计算叶片在各个第一旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和浮空器的风机在第一旋转圈内的转频，可以基于转频区间，筛选出多个第二旋转圈，进而可以通过单参数拟合确定目标计算叶片在各个目标监测位置处的残余振动直流偏量，进而可以去除第一同步振动位移中的残余振动直流偏量，以获取第二同步振动位移，进而可以通过正弦拟合以及幅频响应拟合，确定目标计算叶片在转频区间内的振动阻尼比，进而通过分析阻尼比的变化，可以确定浮空器故障诊断结果，通过单参数拟合去除同步振动位移中的残余振动直流偏量，能够避免每个目标监测位置所采集到的残余振动直流偏量不相同影响正弦拟合，有效地防止引入相应误差，能够提高振动阻尼比的检测精度，实现精确地获取浮空器故障诊断结果。
下面对本发明提供的浮空器故障诊断装置进行描述，下文描述的浮空器故障诊断装置与上文描述的浮空器故障诊断方法可相互对应参照。
图7是本发明提供的浮空器故障诊断装置的结构示意图，如图7所示，所述装置包括：叶片监测模块701、旋转圈筛选模块702、单参数拟合模块703、振动直流偏量去除模块704、多次拟合模块705和故障诊断模块706。其中：
叶片监测模块701，用于针对各个第一旋转圈，获取目标计算叶片在第一旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和浮空器的风机在第一旋转圈内的转频，所述目标计算叶片为所述风机中任意一个叶片，所述风机的外壳上设置有多个所述目标监测位置；
旋转圈筛选模块702，用于基于转频区间，在多个第一旋转圈中进行筛选，确定多个第二旋转圈，所述第二旋转圈对应的转频处于所述转频区间内，所述转频区间是基于目标计算叶片在旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移，通过分析同步振动响应所确定的；
单参数拟合模块703，用于基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述风机在第二旋转圈内的转频，通过单参数拟合，确定所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的第一同步振动参数集，所述第一同步振动参数集包括残余振动直流偏量；
振动直流偏量去除模块704，用于基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的残余振动直流偏量，通过去除第一同步振动位移中的残余振动直流偏量，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移；
多次拟合模块705，用于基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合以及幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的振动阻尼比，所述参考周向角度差用于表示目标监测位置与参考位置之间的周向角度差，所述参考位置为所述风机上的任意一个周向位置；
故障诊断模块706，用于基于多次测试的振动阻尼比，通过分析阻尼比的变化，确定浮空器故障诊断结果。
图8是本发明提供的电子设备的实体结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(Communications Interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行浮空器故障诊断方法，例如该方法包括：
针对各个第一旋转圈，获取目标计算叶片在第一旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和浮空器的风机在第一旋转圈内的转频，所述目标计算叶片为所述风机中任意一个叶片，所述风机的外壳上设置有多个所述目标监测位置；
基于转频区间，在多个第一旋转圈中进行筛选，确定多个第二旋转圈，所述第二旋转圈对应的转频处于所述转频区间内，所述转频区间是基于目标计算叶片在旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移，通过分析同步振动响应所确定的；
基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述风机在第二旋转圈内的转频，通过单参数拟合，确定所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的第一同步振动参数集，所述第一同步振动参数集包括残余振动直流偏量；
基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的残余振动直流偏量，通过去除第一同步振动位移中的残余振动直流偏量，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移；
基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合以及幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的振动阻尼比，所述参考周向角度差用于表示目标监测位置与参考位置之间的周向角度差，所述参考位置为所述风机上的任意一个周向位置；
基于多次测试的振动阻尼比，通过分析阻尼比的变化，确定浮空器故障诊断结果。
此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的浮空器故障诊断方法，例如该方法包括：
针对各个第一旋转圈，获取目标计算叶片在第一旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和浮空器的风机在第一旋转圈内的转频，所述目标计算叶片为所述风机中任意一个叶片，所述风机的外壳上设置有多个所述目标监测位置；
基于转频区间，在多个第一旋转圈中进行筛选，确定多个第二旋转圈，所述第二旋转圈对应的转频处于所述转频区间内，所述转频区间是基于目标计算叶片在旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移，通过分析同步振动响应所确定的；
基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述风机在第二旋转圈内的转频，通过单参数拟合，确定所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的第一同步振动参数集，所述第一同步振动参数集包括残余振动直流偏量；
基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的残余振动直流偏量，通过去除第一同步振动位移中的残余振动直流偏量，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移；
基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合以及幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的振动阻尼比，所述参考周向角度差用于表示目标监测位置与参考位置之间的周向角度差，所述参考位置为所述风机上的任意一个周向位置；
基于多次测试的振动阻尼比，通过分析阻尼比的变化，确定浮空器故障诊断结果。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种浮空器故障诊断方法，其特征在于，包括：
针对各个第一旋转圈，获取目标计算叶片在第一旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和浮空器的风机在第一旋转圈内的转频，所述目标计算叶片为所述风机中任意一个叶片，所述风机的外壳上设置有多个所述目标监测位置；
基于转频区间，在多个第一旋转圈中进行筛选，确定多个第二旋转圈，所述第二旋转圈对应的转频处于所述转频区间内，所述转频区间是基于目标计算叶片在旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移，通过分析同步振动响应所确定的；
基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述风机在第二旋转圈内的转频，通过单参数拟合，确定所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的第一同步振动参数集，所述第一同步振动参数集包括残余振动直流偏量；
基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的残余振动直流偏量，通过去除第一同步振动位移中的残余振动直流偏量，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移；
基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合以及幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的振动阻尼比，所述参考周向角度差用于表示目标监测位置与参考位置之间的周向角度差，所述参考位置为所述风机上的任意一个周向位置；
基于多次测试的振动阻尼比，通过分析阻尼比的变化，确定浮空器故障诊断结果。
2.根据权利要求1所述浮空器故障诊断方法，其特征在于，所述基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合以及幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的振动阻尼比，包括：
基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第二同步振动参数集，所述第二同步振动参数集包括第一振幅分量和第二振幅分量；
基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第一振幅分量和第二振幅分量，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移；
基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移和各个第二旋转圈对应的转频，通过幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的第三同步振动参数集，所述第三同步振动参数集包括振动阻尼比。
3.根据权利要求2所述浮空器故障诊断方法，其特征在于，所述多个所述目标监测位置的位置总数大于或等于3，所述基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第二同步振动参数集，包括：
通过以下第一正弦拟合公式，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第二同步振动参数集；
其中：
Yrev表示第二同步振动参数集，Db表示残余振动直流偏量，a1表示第一振幅分量，a2表示第二振幅分量，nEO表示所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值，θi(i＝1,2,3,...,np)表示第i个目标监测位置对应的参考周向角度差，np表示多个所述目标监测位置的位置总数，表示所述目标计算叶片经过第i个目标监测位置的第二同步振动位移，rev表示第二旋转圈的编号。
4.根据权利要求2所述浮空器故障诊断方法，其特征在于，所述多个所述目标监测位置的位置总数大于或等于2，所述基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第二同步振动参数集，包括：
通过以下第二正弦拟合公式，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第二同步振动参数集；
其中：
Yrev表示第二同步振动参数集，a1表示第一振幅分量，a2表示第二振幅分量，nEO表示所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值，θi(i＝1,2,3,...,np)表示第i个目标监测位置对应的参考周向角度差，np表示多个所述目标监测位置的位置总数，表示所述目标计算叶片经过第i个目标监测位置的第二同步振动位移，rev表示第二旋转圈的编号。
5.根据权利要求2所述浮空器故障诊断方法，其特征在于，所述基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第一振幅分量和第二振幅分量，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移，包括：
通过以下振动幅值公式，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移；
其中，Amax表示第三同步振动位移，a1表示第一振幅分量，a2表示第二振幅分量。
6.根据权利要求2所述浮空器故障诊断方法，其特征在于，所述基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内的第三同步振动位移和各个第二旋转圈对应的转频，通过幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的第三同步振动参数集，包括：
通过以下幅频响应拟合公式，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的第三同步振动参数集；
其中，Amax表示第三同步振动位移，Ω表示第二旋转圈对应的转频，第三同步振动参数集包括A0、ξ和fn，A0表示幅值系数，ξ表示所述目标计算叶片的振动阻尼比，fn表示共振中心频率值。
7.根据权利要求1-6任一项所述浮空器故障诊断方法，其特征在于，所述基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述风机在第二旋转圈内的转频，通过单参数拟合，确定所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的第一同步振动参数集，包括：
通过以下单参数拟合公式，确定所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的第一同步振动参数集；
其中，
x表示第一同步振动位移，Ω′表示转频区间，第一同步振动参数集包括A0，Q，ξ，fn和Db，其中A0表示幅值系数，Q表示品质因数，且Q＝1/(2ξ)，ξ表示所述目标计算叶片的振动阻尼比，/>表示相位，fn表示共振中心频率值，Db表示残余振动直流偏量。
8.一种浮空器故障诊断装置，其特征在于，包括：
叶片监测模块，用于针对各个第一旋转圈，获取目标计算叶片在第一旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和浮空器的风机在第一旋转圈内的转频，所述目标计算叶片为所述风机中任意一个叶片，所述风机的外壳上设置有多个所述目标监测位置；
旋转圈筛选模块，用于基于转频区间，在多个第一旋转圈中进行筛选，确定多个第二旋转圈，所述第二旋转圈对应的转频处于所述转频区间内，所述转频区间是基于目标计算叶片在旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移，通过分析同步振动响应所确定的；
单参数拟合模块，用于基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述风机在第二旋转圈内的转频，通过单参数拟合，确定所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的第一同步振动参数集，所述第一同步振动参数集包括残余振动直流偏量；
振动直流偏量去除模块，用于基于所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第一同步振动位移和所述目标计算叶片在各个目标监测位置处的残余振动直流偏量，通过去除第一同步振动位移中的残余振动直流偏量，确定所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移；
多次拟合模块，用于基于所述目标计算叶片在所述转频区间内的同步振动倍频值、所述目标计算叶片在各个第二旋转圈内经过各个目标监测位置的第二同步振动位移和各个目标监测位置对应的参考周向角度差，通过正弦拟合以及幅频响应拟合，确定所述目标计算叶片在所述转频区间内的振动阻尼比，所述参考周向角度差用于表示目标监测位置与参考位置之间的周向角度差，所述参考位置为所述风机上的任意一个周向位置；
故障诊断模块，用于基于多次测试的振动阻尼比，通过分析阻尼比的变化，确定浮空器故障诊断结果。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述浮空器故障诊断方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述浮空器故障诊断方法。
Priority Applications (1)
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| CN202311411720.2A CN117571348A (zh) | 2023-10-27 | 2023-10-27 | 浮空器故障诊断方法、装置、电子设备及存储介质 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202311411720.2A CN117571348A (zh) | 2023-10-27 | 2023-10-27 | 浮空器故障诊断方法、装置、电子设备及存储介质 |
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Family Applications (1)
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