[发明专利]一种基于微分算法的编码器故障诊断系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于微分算法的编码器故障诊断系统及方法，包括与一个以上速度编码器和一个以上位置编码器连接的编码器信号采集模块Ⅰ和编码器信号采集模块Ⅱ，与采集模块Ⅰ和编码器信号采集模块Ⅱ连接的微分模块，与微分模块连接的信号处理转换模块，与信号处理转换模块连接的系统逻辑模块，分别与系统逻辑模块连接的数据输出模块、故障判断模块和外接辅助信号。其方法包括下列步骤：数据采集、数据微分、数据转换及故障诊断。本发明通过微分算法以及对比方法，能够快速诊断出编码器震动，断轴等现场问题，且故障诊断精度高，可以避免生产线出现大型现场事故，节约现场维护成本。

技术领域

本发明属于机械设备故障诊断技术领域，具体涉及一种基于微分算法的编码器故障诊断系统及方法。

背景技术

随着工业机械化的快速发展，机械设备的功率、效率也不断提高，设备工作状态也变得复杂多变，给故障诊断造成很多困难。当无缝钢管生产线中关键设备限动齿条、横移小车等重载高速直线运行设备的位置检测编码器出现故障时，通过常规方式是很难准确诊断出其故障。日前，很多无缝管厂了解到大部分企业对此问题几乎没有诊断办法，保护措施基本依靠人为点检与机械缓冲保护等方式。由于此类重载设备的大惯量，高速度特性，无论是漏判还是延迟判断，造成编码器震动、断轴等问题，都可能对设备造成极大的损伤，生产线出现重大事故，导致停产等不良后果，最终会有较大的经济损失。针对此类问题，通过走访鞍山、天津以及山东地区的大小型无缝钢管厂了解到，几乎每家都存在此问题造成过设备损坏，停机时间最长可达数月，严重影响厂家产量。

发明内容

本发明的目的是提供一种稳定性和适用性高，故障诊断精度高，能够快速诊断出编码器震动，断轴等现场问题，可以避免生产线出现重大事故的基于微分算法的编码器故障诊断系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种基于微分算法的编码器故障诊断系统，其特征在于，包括与一个以上速度编码器和一个以上位置编码器连接的编码器信号采集模块Ⅰ和编码器信号采集模块Ⅱ，与采集模块Ⅰ和编码器信号采集模块Ⅱ连接的微分模块，与微分模块连接的信号处理转换模块，与信号处理转换模块连接的系统逻辑模块，分别与系统逻辑模块连接的数据输出模块、故障判断模块和外接辅助信号；所述数据输出模块将逻辑模块输出的运行数据通过通讯方式输出至人机界面进行显示或送至生产自动化系统进行存储。

所述的编码器信号采集模块Ⅰ采集安装在设备驱动电机侧的速度编码器信号，对设备速度进行检测；

所述的编码器信号采集模块Ⅱ采集安装在减速机侧的位置编码器信号，对设备位置进行检测；

所述的微分模块用于将编码器信号采集模块Ⅰ和编码器信号采集模块Ⅱ采集到的设备速度信号及设备位置信号，在时间上进行一次、二次微分计算，一次微分计算得出设备位置信号的变化率即转速，二次微分计算得出转速的加速度；

所述的信号处理转换模块用于对系统接收的所有信号进行量纲转化，滤波处理，并将单个采样周期内数值明显偏离的错误采样的编码器溢出、信号干扰产生的数据进行抛离；

所述的外接辅助信号包括加速度信号和接近开关信号；

所述的逻辑模块与外接辅助信号联动，采用对比方法工作，通过对多个微分模块输出的转速信号间的对比得出编码器接的同步状态；单个微分模块输出的加速度信号与外接辅助信号中的加速度信号对比得出震动状态；单个微分模块输出的速度信号与外接辅助信号的接近开关信号对比得出生命状态；

所述故障判断模块通过分析逻辑模块输出的编码器状态确认编码器故障类型，并根据故障类型与预设好的停机逻辑得出故障诊断信息，送至产线自动化系统指导其进行故障停机并报警。

发明的一种基于微分算法的编码器故障诊断方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤一：数据采集