[发明专利]基于二维投射的煤矿设备状态识别和预警方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿设备故障诊断技术领域，具体涉及一种利用设备振动数据计算24特征指标向量，经寻优计算得到最佳投射方向矩阵，然后根据最佳投射方向矩阵下各典型状态的投射分布形成特征指标评价体系，通过判断未知状态在最佳投射方向矩阵下的投射分布实现对设备故障的识别和预警。

背景技术

煤矿设备发生故障会严重影响生产进度，甚至酿成灾难性事故，对人员和财产都造成了极大的危害。而现有的设备运行状况监测技术远远不能满足判断设备运行状况是否存在异常和故障状态识别的要求。

设备运行状态识别和故障预警是一项技术含量高、难度大的工作，现目前国内外多数都采用搭建实时监测系统的方式，采集振动信号、温度信号、压力信号和电参量信号等，这些监测手段对监测设备故障起到积极作用。但是，在对监测数据进行故障报警处理方面，都是通过给定阈值进行故障报警的，阈值报警存在严重弊端：故障识别滞后，不能实现故障潜藏期预警，造成设备维护管理工作非常被动。

设备故障从存在异常到故障是一个逐渐劣化的过程，对此过程最敏感的信号是频域信号，目前也有借助频域信号进行设备故障诊断的，但是主要是借助典型频率分量来判断，但典型频率分量经常会有波动或偏差，而且与不同故障类型的对应关系难以确定。同时加上煤矿工作条件恶劣、工况复杂，因此仅靠典型频率分量无法实现快速状态判断和精准故障识别。由于典型频率分量法无法达到预期目的，所以目前煤矿工程中依然采用前面提到的比较原始被动的阈值报警法。由此可见，对现有设备运行状态识别和故障预警方法进行深入研究意义重大。

发明内容

本发明的目的是针对所述煤矿设备运行状态识别和故障预警方法的不足，提出一种实时诊断方法，一种预报结果较为准确的预警方法。该方法综合了24特征指标向量的投射值分布特征，发明了具有自适应能力，预测准确性较高的煤矿设备运行状态识别和故障预警方法。

本发明的技术方案是：

（1）在煤矿设备关键部位——轴承的水平、垂直、轴向三个方向上安装加速度振动传感器，不间断地监测设备运行过程中的振动数据并将所述振动数据发送至后端接收和处理系统，并存入相关数据文件；

（2）对加速度振动传感器中提取的振动数据{a_i,i＝1,2,...,n}进行处理，具体步骤为：

①对所述振动数据{a_i,i＝1,2,...,n}进行傅里叶变换得到{x_i,i＝1,2,...,n}；

②按下列公式计算出能够描述设备运行状态的24特征指标向量X^*＝{x_av,x_p,x_rms,x_r,D_x,x_p-p,α,β,C_f,S_f,I_f,CL_f,K_v,f_avg,f_b,f_bb,f_v,f_rv,S,E_r1,E_r2,，E_r3,E_r4,E_r5}

绝对均值：xav=1nΣi=1n|xi|;]]>

峰值：x_p＝max|x_i|；