[发明专利]星载旋转设备机械部件状态监测与诊断报警方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星星载旋转设备机械部件状态监测与诊断报警方法。

背景技术

星载旋转设备机械部件，例如卫星扫描辐射计第二扫描机构，由齿轮箱体、电位器、齿轮、螺杆、螺母、波纹管、步进电机等部分组成。设计上采用了由转动变平移，再由平移换成摆动的运动方式，具体是步进电机经齿轮减速器驱动滑动螺旋副，使与螺母固连的导向框架平移，再利用一组钢带扇形体传动机构使与扇形体固连的折镜绕X轴±5°摆动。

二扫螺旋副是一种小螺距精密的滑动丝杆副结构，正常扫描频率由北向南是67Hz、由南向北是200Hz步进。在轨工作时，随着扫描步进的运动，存贮在螺母的润滑膏(KK3+114硅油混合物)被推走，较难得到及时的补充。这样长期运行，使螺旋副处于不良的润滑条件，从而使卫星难以达到长寿命高可靠的设计目标。

在工程结构与机械运行过程中，由于存在故障而发生事故的现象屡见不鲜。特别是运行环境(受力、承热及磨损等)的作用，使其工作状态不断变化。因此，从它们中运行中提取故障症状的信息，作出诊断。

星上活动件除了一定角度运动的部件外，大多以旋转部件为主，大致在50～100rpm和3000～6000rpm范围内。卫星在轨运行时，往往是转动机械部件最容易出故障，而这些单点失效部件又是影响卫星成败的关键。而对于这些部件不允许随便拆装检查，这就要求必须对其进行不解体的状态监测和故障诊断，以识别现状并能预测未来。随着用户对卫星寿命和可靠性要求的日益提高，旋转设备机械部件的寿命和可靠性问题也越发突出。为此，如何在研制过程中结合少量试验和特定的监测方法对卫星的旋转设备机械部件的状态进行评价，对其性能变化趋势和寿命极限进行预测和评估等问题已提到议事日程上。

本发明涉及卫星高转速活动部件的不停机状态监测与诊断报警方法，尤其是在卫星扫描辐射计中的应用，目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到类似的资料。

发明内容

为了解决对卫星的旋转设备机械部件的状态进行评价，对其性能变化趋势和寿命极限进行预测和评估等问题，本发明的目的在于提供一种星载旋转设备机械部件状态监测与诊断报警方法。利用本发明，不但达到识别星载旋转设备运行健康状态的要求，而且能防止发生意外故障或停机而引起损失。

为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种星载旋转设备机械部件状态监测与诊断报警方法，包括如下步骤：

步骤一、检测记录星载旋转机构的振动响应过程；

步骤二、加速度响应测量时域信号判读；

步骤三、加速度响应测量频谱分析；

步骤四、设置紧急报警或停机线；

分别在时域0.25g与频域0.5倍频(0.03g)设置预警线：在数据时域采集的软件中预先设置一个幅值报警线0.25g，在达到或超过该值时，发出预警提示；同理，频域上，在0.5倍频如快扫100Hz或300Hz设置预警值。

本发明星载旋转设备机械部件状态监测与诊断报警方法，由于采取上述的技术方案，采取加速度响应测量时域信号判读及频谱分析，在花费很小、不需要拆装检查并且在星用转动部件不停机的情况下，对卫星的旋转设备机械部件的状态进行评价，对其性能变化趋势和寿命极限进行预测和评估等问题。因此，本发明取得了实施简便有效、延长星载旋转设备使用寿命、提高工作效率等有益效果。

附图说明

图1振动位移、速度和加速度频谱比较；

图2电机没有失步情况下慢扫的时域响应图；

图3电机没有失步情况下慢扫的频谱图；

图4电机没有失步情况下快扫的时域响应图；

图5电机没有失步情况下快扫的频谱图；

图6二扫机构时域响应图；

图7二扫机构13.5V快扫时域响应图；

图8电机失步时域响应细化图；

图9电机失步频谱图；

图10 13.7V电机濒临失步时域响应图；

图11 13.7V电机濒临失步频谱图；

图12振动响应幅值劣化曲线；

图13报警值及危险值的设置。

具体实施方式

转动部件的状态监测和故障诊断有多种方法，包括振动音响法、速度变化法、声发射法、电流分析法、温度法、压力脉动法等。其中振动诊断技术在被诊断系统的信号采集、数据处理、故障识别和诊断中显示出简便可靠的优越性，尤其适用于不停机在线监测和诊断报警。所以振动分析技术成为应用最普遍诊断方法，可从测试活动部件在规定动作过程的自身振动信息中分析出正常、异常或缺陷等。