[发明专利]一种动力设备故障监测预报方法及其系统

权利要求书

1.一种动力设备故障监测预报方法，其步骤如下：

(1)设置一包括往复式发动机、取油装置、油液预处理器、油液数据分析存储模块、故障诊断模块、磁电传感器、电压传感器、压力传感器、温度传感器、振动传感器、超声波传感器、信号调理箱、模数转化模块和数据采集模块的故障监测预报系统；

(2)启动往复机械，由数据采集模块采集磁电传感器产生的脉冲信号，并判断脉冲信号内是否有曲轴相位信号；当没有曲轴相位信号时，重新启动往复机械；当检测到曲轴相位信号时，各传感器开始采集信号；

(3)数据采集模块完成信号数据采集，并将信号送入故障诊断模块内；同时，数据采集模块完成所有信号采集后，回到初始状态等待重复采集命令；

(4)在往复机械工作状态下，取油装置由油底壳放油口处取出动态油样，对油样进行预处理后，经过油液数据分析存储模块将油液中金属元素浓度值再经预处理，送入故障诊断模块内；

(5)故障诊断模块根据各传感器数据和油液分析数据对其内的数据库进行更新，更新后的数据库按照3σ方法进行相位信号界限值和幅值界限值重新制定；

(6)在故障诊断模块内，通过比较数据相位关系、数据幅值大小的量化信息，结合往复机械的故障界限值和实际故障库，对往复机械当前状态进行诊断；若诊断结果正常，则设备继续运行；若诊断结果异常，则由故障诊断模块进行故障监测和预报，故障诊断的方法包括以下步骤：

①根据油液分析数据及各传感器采集到的数据，并参照已制定的相位信号界限值和幅值信号界限值，判断采集数据是否超出正常相位和幅值的界限值上限，若没有超出，则继续运行设备；若超出，则进行相位偏移和幅值数据量化处理；

②经所述步骤①进行量化处理后，根据模糊评判方法，建立幅值信号的评判矩阵和相位信号的评判矩阵；利用隶属函数的形式对基本因素做出评判，分别得到幅值信号和相位信号模糊评判矩阵；

③根据模糊评判矩阵，若评判结果正常，则设备继续运行；若评判结果为警戒，则利用灰色建模方法对各因素集进行灰色建模，并进行故障预报；若模糊评判结果为故障，则分别对幅值和相位的评判矩阵进行加权处理，并利用模糊综合评判方法再次进行判断，结果仍然出现故障，则给出故障结论，结果正常，则继续运行设备。

2.如权利要求1所述的一种动力设备故障监测预报方法，其特征在于：所述故障诊断方法中的故障预报是基于建模数据变化规律的灰色建模方法，所述灰色建模方法包括以下步骤：

(1)对于非等间距的取样数据，根据级比条件判断取样数据是否满足级比要求，若不满足，则对元素浓度进行对数化处理后重新判定；若满足，则继续判断是否满足建模条件；

(2)当满足建模条件时，则按照差商法灰色建模的方法进行灰色建模；若不满足建模条件，则对取样时刻进行等间隔化处理；

(3)经间隔化处理后，判断取样数据规则是否平滑，若数据规则平滑，则按照时序拟合法的灰色建模方法进行建模；若数据规则具有波动性，则利用改进的基于数据变化规律的时序拟合法进行灰色建模；

(4)所述差商法、时序拟合法和基于数据变化规律的时序拟合法灰色建模后，都要进行拟合精度检验，若检验合格，则进行灰色预测；若检验不合格，则改变建模维数重新进行建模，直至满足拟合精度要求。

3.如权利要求2所述的一种动力设备故障监测预报方法，其特征在于：所述级比条件为：其中，δ为级比函数，n为样本数据的数量；所述建模条件为：max(Δt_k)/min(Δt_k)＜1.5，其中Δt_k为采样间隔时间。

4.一种实现如权利要求1～3之一所述的方法的动力设备故障监测预报系统，其特征在于：它包括一设置在试验台支架上的往复式发动机，所述往复式发动机内油底壳的放油口处经一取油装置后，依次连接一油液预处理器和一油液数据分析存储模块，所述油液数据分析存储模块的输出端连接一故障诊断模块；所述往复式发动机内的飞轮连接一磁电传感器，所述往复式发动机内的火花塞连接一电压传感器；所述往复式发动机内气缸顶部的火花塞安装孔连接一压力传感器，所述气缸的出气口连接一温度传感器，所述气缸的顶部连接一振动传感器和一超声波传感器，所有所述传感器将检测到的信号都经过电缆输入一信号调理箱；所述信号调理箱的输出端经一模数转化模块和数据采集模块后，送入所述故障诊断模块。