[发明专利]一种基于EWMA控制的设备安康报警阈值设定方法

权利要求书

1.一种基于EWMA控制的设备安康报警阈值设定方法，其特征在于，是利用数据采集模块实时采集运转设备的振动加速度信号，将其存储于数据存储模块中的历史数据库；数据处理模块提取历史数据库中的振动加速度值，去除异常值后，根据指数加权移动平均值控制图划分四个报警区，实现设备报警阈值设定；

其中，数据处理模块的处理过程具体包括：

(1)数据处理服务器从历史数据库中提取数据X₁，X₂，X₃……X₁₀₂₄，进行快速傅里叶变换以获取振动加速度频谱图，然后根据频谱得到指定频率分量的幅值U_i，i为采样大小，1≤i≤1024；

所述快速傅里叶变换是指离散傅里叶变换的快速算法，按下述计算过程将振动加速度由时域转换为频域：

离散傅里叶变换公式：

其中，X(k)为经过傅里叶变换的频域上加速度序列值；X(n)为采集的时域上振动加速度序列值，为旋转因子，由公式(14)计算得到；k为该采样时刻点的序数，N为采样总点数，N＝1024；

X_(n)＝X_1(n)+X_2(n) (15)

X_1(n)、X_2(n)分别为偶数序列和奇数序列，其长度均为N/2；

所以

由于

所以

其中，X_1(k)、X_2(k)分别为X_1(n)、X_2(n)的N/2点DFT；

所以，

依此类推，得到每个采样点的频域幅值，进而得到振动加速度频谱图；

(2)根据运转设备的运行机理设定关机值a和异常值b，去除小于关机值a或者大于异常值b的幅值U_i；

(3)利用最近的n个振动加速度测量值的算术平均值构建评估过程水平的控制图；根据处于受控状态的频率分量的幅值U_i确定分组大小n和分组间隔m，根据设备运行时的受控数据和失控数据，通过指定可接受的最小稳态平均运行链长确定控制限参数L值和λ值，以实现所需的稳态平均运行链长；最后根据公式(10)-(12)得到控制上限UCL、中心线CL、控制下限LCL的值，确定指数加权移动平均控制图；

CL＝μ (11)

各符号的定义：假设随机变量为X～N(μ，σ²)，μ为过程均值；λ为平滑系数，常数，其取值范围为0＜λ≤1；

(4)设定A、B、C、D四个报警区分别代表“安全运行”、“可长期运行”“不可长期运行”和“停机检修”；四个报警区分别对应：“(-∞，LCL]∪[UCL，+∞)”这四个范围。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法基于下述系统实现：包括数据采集模块、数据存储模块、数据处理模块和数据输出模块；其中，

数据采集模块用于实时采集设备的振动数据，将其存储在数据存储模块；

数据存储模块用于存储记载设备各种运行状态的历史数据库；

数据处理模块用于提取和处理数据存储模块中的数据，根据指数加权移动平均值控制确定报警阈值；

数据输出模块用于显示数据处理结果，实现报警信号发布；

数据处理模块将振动加速度信号经过处理后与预设的报警阈值进行比较后，若结果显示振动烈度值在预设的报警阈值以内，则将数据发送至数据存储模块进行存储，否则进行故障报警并根据振动烈度所在区域更新历史数据库。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运转设备是水泵、风机、空压机、电机、电梯曳引机或电梯轿厢中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据存储模块是基于本地或云端的数据存储服务器，所述数据处理模块是数据处理服务器；所述数据输出模块是手机、电脑或智能显示屏中的任意一种。