[发明专利]基于振动频谱图的轴承和故障频率识别

权利要求书

1.一种基于频谱振动数据识别机器中一个或多个故障轴承的振动测量和分析系统，所述机器包括以一定旋转速度旋转的旋转部件，所述振动测量和分析系统包括：

一个或多个振动传感器，附接到所述机器上的根据机器的振动产生振动信号；

与所述一个或多个振动传感器电通信的一个或多个振动数据采集器，所述一个或多个振动数据采集器包括模数转换电路和基于所述振动信号生成振动频谱数据的处理电路，其中，所述振动频谱数据包括振幅与频率关系数据，所述振幅与频率关系数据包括在对应峰值频率处的多个峰值幅度，其中所述峰值幅度中的至少一些与所述一个或多个故障轴承产生的振动相关联；

振动分析计算机，接收由所述一个或多个振动数据采集器产生的振动频谱数据，所述振动分析计算机可操作以执行以下指令：

在所述振动频谱数据中定位多个最大峰值幅度；

搜索轴承故障频率库，以生成已识别轴承的列表，所述已识别轴承的轴承故障频率在频谱频率容限范围内与所述多个最大峰值幅度的峰值频率匹配；

通过执行以下指令确定所述列表中每个已识别轴承的标准化精度误差：

确定所述多个最大峰值幅度的最大峰值幅度；

将所述频谱频率容限设置为选定值；

将所述标准化精度误差设置为初始值；

对于所述多个最大峰值幅度的每一个和与所述多个最大峰值幅度的峰值频率匹配的轴承故障频率中的每个轴承故障频率的每个谐波，通过以下公式连续计算从初始值降低所述标准化精度误差，

其中，E_r是所述标准化精度误差，F_tol是所述频谱频率容限，A_p是所述峰值幅度，A_max是所述最大峰值幅度，F_f是所述轴承故障频率或其谐波，而F_p是所述峰值频率；以及

从所述列表中选择具有最小标准化精度误差的已识别轴承。

2.根据权利要求1所述的振动测量和分析系统，其中，在选择具有最小标准化精度误差的已识别轴承中的一个之前，所述振动分析计算机执行指令以基于所述标准化精度误差对已识别轴承的列表进行排序。

3.根据权利要求1所述的振动测量和分析系统，其中，所述振动分析计算机确定多个轴承故障频率值的所述标准化精度误差，所述多个轴承故障频率值包括内圈通过频率(BPFI)、外圈通过频率(BPFO)、滚珠旋转频率(BSF)和基本传动系频率(FTF)中的一个或多个。

4.根据权利要求1所述的振动测量和分析系统，其中所述频谱频率容限F_tol的选定值是所述振动频谱数据的频率分辨率的至少两倍。

5.根据权利要求1所述的振动测量和分析系统，其中所述振动分析计算机包括用户界面，所述振动分析计算机执行指令以从所述列表中自动选择具有最小标准化精度误差的已识别轴承，并通过所述用户界面将该选择传送给用户。

6.根据权利要求1所述的振动测量和分析系统，其中所述振动分析计算机包括用户界面，且所述振动分析计算机执行指令以在所述用户界面上显示已识别轴承的列表，并接收由用户经由所述用户界面输入的已识别轴承的选择。

7.根据权利要求1所述的振动测量和分析系统，其中所述振动分析计算机执行指令以在一段时间内对每一类能量带的所有谐波峰值上的能量求和，来生成和趋势化一个或多个能量带标量值，其中，所述能量带标量值包括具有最小标准化精度误差的已识别轴承的内圈通过频率(BPFI)、外圈通过频率(BPFO)、滚珠旋转频率(BSF)和基本传动系频率(FTF)中的一个或多个。

8.根据权利要求1所述的振动测量和分析系统，其中所述振动分析计算机执行指令，根据轴承故障频率的相似度和所述已识别轴承中的滚珠的数量对所述已识别轴承进行分组，以合并已识别轴承的列表。

9.根据权利要求1所述的振动测量和分析系统，其中所述一个或多个振动数据采集器包括便携式振动分析仪和连续在线振动监测系统中的一个或两个。