[发明专利]用于模拟地铁风机状态的故障台、故障分类方法及装置

说明书

本发明公开一种用于模拟地铁风机状态的故障台、故障分类方法及装置，在故障台上安装有电机、与电机传动连接的主转动轴以及通过皮带与主转动轴传动连接的从转动轴；在主转动轴上设置有：第一轴承座、皮带的第一折返端、第二轴承座以及负载组件；在第一轴承座上安装有第一传感器，在第二轴承座上安装有第二传感器；在从转动轴上设置有皮带的第二折返端、第三轴承座、完好齿轮以及第四轴承座，且完好齿轮与另一转动轴上的断齿齿轮啮合；在第三轴承座上安装有第三传感器，在第四轴承座上安装有第四传感器。本发明利用故障台获取振动信号，为后续的故障分类提供原始信号，实现多通道数据融合，并采用PCA和支持向量机实现故障分类。

技术领域

本发明属于地铁技术领域，具体涉及一种用于模拟地铁风机状态的故障台、故障分类方法及装置。

背景技术

城市的发展离不开轨道交通事业的推进，地铁已经逐渐成为了居民的出行首选方式。地铁是涵盖了城市地区各种地下与地上的路权专有、高密度、高运量的城市轨道交通系统。

为了保证地铁的正常运行，需要在地铁上安装通风系统，该通风系统需要保持地下空间与外界的正常换气，满足地铁及时通风和设备正常运行。地铁风机是通风系统中维持设备安全可靠运行的核心设备。它主要应用于地铁隧道及区间站厅、站台的排风及火灾排烟，是保证地铁安全运行的重要手段，是实现地铁环境控制的重要保证，对地铁安全运营起重要的保障作用。

现有单通道的故障台模拟故障信号，存在分类速度慢、特征繁多、误判率较高的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种用于模拟地铁风机状态的故障台、故障分类方法及装置。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一方面，本发明公开一种用于模拟地铁风机状态的故障台，在故障台上安装有电机、与电机传动连接的主转动轴以及通过皮带与主转动轴传动连接的从转动轴；

在主转动轴上，沿其轴向依次设置有：第一轴承座、皮带的第一折返端、第二轴承座以及负载组件，负载组件可拆卸安装于主转动轴上；

在第一轴承座上安装有第一传感器，在第二轴承座上安装有第二传感器，第一传感器用于采集主转动轴正常运行状态下的振动信号，第二传感器用于采集主转动轴在非平衡故障状态下的振动信号；

在从转动轴上，沿其轴向依次设置有皮带的第二折返端、第三轴承座、完好齿轮以及第四轴承座，且完好齿轮能够与另一转动轴上的断齿齿轮啮合；

在第三轴承座上安装有第三传感器，在第四轴承座上安装有第四传感器，第三传感器用于采集从转动轴正常运行状态下的振动信号，第四传感器用于采集从转动轴在齿轮故障状态下的振动信号。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，电机与主转动轴靠近第一轴承座的位置传动连接。

作为优选的方案，负载组件的重量和/或重心位置能够进行调节。

另一方面，本发明还公开一种故障分类方法，具体包括以下步骤：

步骤1：获取上述任一种故障台上第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器采集的振动信号；

步骤2：将采集的每个振动信号进行处理，形成六个复合特征，六个特征具体为:均方、峭度、波形因子、峰值因子、脉冲因子、裕度因子；

步骤3：对所有复合特征形成的样本数据进行特征提取，形成分类特征向量；

步骤4：利用分类特征向量作为训练样本数据对基于SVM的三维四分类分类器进行训练，获得训练好的分类器，并输出三维的分类决策边界；

步骤5：利用训练好的分类器对测试样本数据进行故障诊断和分类，输出所属的故障类型；