[发明专利]一种面向时变工况的旋转机械运行稳定性在线监测方法

说明书

本发明涉及一种面向时变工况的旋转机械运行稳定性在线监测方法，包括以下步骤：步骤1，动态周期划分:对旋转机械运行实时状态信号进行动态周期划分，得到划分的实时的周期信号；步骤2，模型计算：以最优弯曲路径为基础，计算得到结构平均模型；步骤3,稳定性状态判断：将计算得到的结构平均模型与当前时刻实际观测的信号进行比较，并量化稳定性指标，采用基于高斯分布统计学指标和假设检验方法来对当前时刻机械的稳定性状态做出判断。本发明方法可解决时变工况带来的稳定性监测困难，在实际工程应用中具有很好的潜力。

技术领域

本发明涉及机械运行稳定性监测方法技术领域，具体涉及一种面向时变工况的旋转机械运行稳定性在线监测方法。

背景技术

当前，旋转机械向着高速化、大型化和自动化的方向发展，其结构越来越复杂，功能越来越完善，不仅同一设备的不同部分之间互相关联,紧密耦合，而且不同设备之间也存在着较为紧密的联系。一旦其中一部分失稳就会产生链式反应进而对整个生产链产生影响，因此对旋转机械运行进行稳定性监测尤为重要。旋转机械运行稳定性在线监测可以在机械稳定性状态变化时发出警报从而及时采取措施规避稳定性的进一步劣化，这不仅可以提高安全性，而且还可以提高设备和产品的可靠性、安全性、质量以及生产率等。

面向旋转机械稳定性监测存在的主要问题是由于设备的载荷波动、设备润滑程度、现场环境干扰等不可避免因素的存在导致旋转机械的稳定性处于非平稳状态，这种时变工况对旋转机械运行稳定性的监测带来很大的困难，比如选取用于描述机械稳定性的数学模型，确定模型参数和判断稳定性状态是否变化等。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种面向时变工况的旋转机械运行稳定性在线监测方法，采用非参数模型(结构平均模型)来描述旋转机械运行的稳定性，解决了变工况带来的旋转机械在线监测运行稳定性的困难。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种面向时变工况的旋转机械运行稳定性在线监测方法，包括以下步骤：

步骤1，动态周期划分:对旋转机械运行实时状态信号进行周期划分，得到划分的实时周期信号；

步骤2，模型计算：以最优弯曲路径为基础，计算得到结构平均模型。

步骤3,稳定性状态判断：将计算得到的结构平均模型与当前时刻实际观测的信号进行比较，并量化稳定性指标，采用基于高斯分布统计学指标和假设检验方法来对当前时刻机械的稳定性状态做出判断。

进一步的，所述步骤1的具体步骤为：

确定旋转机械的理论周期，确定第一周期数据段f₁，引入起始时间偏移量和周期长度误差，对第二周期起点和长度范围内相应的数据进行组合得到不同的数据段利用动态时间规整算法计算f₁与的匹配损耗，得到匹配损耗最小时的为所对应的第二周期数据段f₂，

重复上述步骤将到监测时刻t时所采集到的信号数据{f(t)}分割成一系列m个不等长的周期的数据段{f₁,f₂,…,f_m}，其中m为自然数。

进一步的，所述步骤1中，匹配损耗的具体计算方法为，对两个周期的两段数据A＝{a₁,a₂,…,a_n}和B＝{b₁，b₂，…b_k}计算距离矩阵，所述距离矩阵的值是每对观测值(a_h，b_j)的欧式距离，距离矩阵中欧式距离最小的路径为最优弯曲路径，路径末端的积累距离为匹配损耗DTW(A，B)＝d(a_n，b_k)，

其中：