基于CEEMDAN-OMEDA的軸承故障診斷方法、系統及介質技術方案

本發明專利技術公開了基于CEEMDAN

【技術實現步驟摘要】
基于CEEMDAN
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OMEDA的軸承故障診斷方法、系統及介質


[0001]本專利技術屬于工業診斷及數據處理
，更具體地，涉及針對軸承早期故障產生的微弱沖擊的基于CEEMDAN
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OMEDA的軸承故障診斷方法、系統及介質。

技術介紹

[0002]隨著大數據、人工智能、工業互聯網等新興技術的快速發展，工業數字化是未來發展的必然方向。工業數據的不斷產生，使得傳統處理數據處理方法面臨著效率低下以及準確度不夠的挑戰。
[0003]軸承作為傳動系統不可或缺的部件，在工業、運輸業及軍事領域都得到了廣泛的運用，其運行狀態的好壞將直接關系到整個設備的工作情況。軸承出現早期故障時，會產生微弱的沖擊信號，共振頻帶通常出現在高頻頻帶范圍內，常用的時頻分析方法對于微弱沖擊信號具有局限性。
[0004]常規的CEEMDAN(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,簡稱CEEMDAN) 自適應白噪聲完備經驗模態分解算法是將白噪聲自適應地添加到全部分解過程中，同時IMF分量的獲取是通過計算唯一的殘余信號，這在很大程度上克服了模態混疊等問題，在對軸承信號進行分解的過程中，CEEMDAN方法可以將軸承信號從高頻到低頻進行分解，從而可以提取出軸承故障產生的高頻沖擊信號。
[0005]但是許多學者在使用CEEMDAN方法時，計算出每個IMF與原始信號的相關性，選取相關性高的IMF分量，舍棄相關性小的IMF分量，即選取的IMF是以信息為主導的分量，而后舍棄噪聲較多的IMF分量，這就有可能漏掉沖擊信號，導致IMF中的有效信息不能被充分利用，從而影響了整體去噪效果。
[0006]因此，如何在保證提取足夠準確的沖擊信號的前提下減小漏掉沖擊信號的可能性，從而保證整體去噪效果是亟需解決的問題。

技術實現思路

[0007]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本專利技術提出了一種基于CEEMDAN
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OMEDA的軸承故障診斷方法、系統及介質，可以有效地解決軸承早期故障產生的微弱沖擊信號提取和處理中存在的相關問題，保證提取足夠準確的故障沖擊信號的前提下減小漏掉沖擊信號的可能性，從而保證整體去噪效果，有效識別軸承的故障部位所對應的故障沖擊信號。
[0008]為了解決上述技術問題，按照本專利技術的一個方面，本專利技術提供一種基于CEEMDAN
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OMEDA的軸承故障診斷方法，其特征在于包括如下步驟：S1、獲取軸承的原始加速度信號；S2、對原始加速度信號進行CEEMDAN分解；S3、畫出每個基本模態IMF分量信號的快速峭度譜，獲取每個IMF分量信號的共振頻率帶；S4、根據共振頻率帶得到濾波步長，然后運用OMEDA方法對每個IMF分量信號的沖
擊成分進行加強處理；S5、對每個處理過后的IMF分量信號進行頻域濾波；S6、計算出每個濾波后的IMF分量信號的沖擊能量平均值；S7、對沖擊能量平均值最大的IMF分量信號進行包絡解調，得到包絡譜；S8、查看包絡譜中軸承特征頻率幅值大小，如果某個特征頻率的幅值超出包絡閾值，則這個特征頻率所對應的軸承部件出現了故障。
[0009]上述技術方案中，步驟S4步長為共振頻率帶的截止頻率減去初始頻率。
[0010]上述技術方案中，步驟S4運用OMEDA方法的具體過程是設置一個有限長度的濾波器，所述有限長度為濾波步長，根據長度提取軸承故障信號的沖擊成分。
[0011]上述技術方案中，根據軸承型號和轉速獲取軸承特征頻率，所述軸承特征頻率分別對應軸承的內圈、外圈、保持架、滾動體。
[0012]上述技術方案中，步驟S5分為有線傳感器濾波和無線傳感器濾波分別進行帶通頻帶參數設置。
[0013]在一些可選的實施方案中，步驟S5對于有線傳感器，帶通頻帶設置為20~25KHz；對于無線傳感器，帶通頻帶設置為3K~5KHz。
[0014]具體地，本專利技術通過在CEEMDAN分解后計算出每個IMF的沖擊能量平均值，選取沖擊能量平均值最大的IMF分量作為軸承的沖擊信號進行分析，提取信號中的沖擊成分，保證了信號提取源頭的完整性。同時，本專利技術以最大化峭度為準則，提取軸承故障的周期性脈沖特征，同時使噪聲分量最小。當故障周期性信號倍被提取出來，而噪聲被減小，重構生成的信號中故障信號就被增強了，即增強軸承故障信號的沖擊成分。
[0015]按照本專利技術的另一方面，本專利技術還提供一種基于CEEMDAN
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OMEDA的軸承故障診斷系統，包括：信號采集裝置，獲取軸承的原始加速度信號；信號處理裝置，對原始加速度信號進行CEEMDAN分解，畫出每個基本模態IMF分量信號的快速峭度譜，獲取每個IMF分量信號的共振頻率帶；根據共振頻率帶得到濾波步長，步長為共振頻率帶的截止頻率減去初始頻率，然后運用OMEDA方法對每個IMF分量信號的沖擊成分進行加強處理；對每個處理過后的IMF分量信號進行頻域濾波；計算出每個濾波后的IMF分量信號的沖擊能量平均值；對沖擊能量平均值最大的IMF分量信號進行包絡解調，得到包絡譜；信號比對裝置，用于查看包絡譜中軸承特征頻率幅值大小，并對某個特征頻率的幅值是否超出包絡閾值進行判斷，以確定這個特征頻率所對應的軸承部件是否出現故障。
[0016]上述技術方案中，信號處理裝置對每個處理過后的IMF分量信號進行頻域濾波時，對于有線傳感器，帶通頻帶設置為20~25KHz；對于無線傳感器，帶通頻帶設置為3K~5KHz。
[0017]上述技術方案中，信號處理裝置采用OMEDA方法時，設置一個有限長度的濾波器，所述有限長度為濾波步長，根據長度提取軸承故障信號的沖擊成分。
[0018]按照本專利技術的另一方面，本專利技術還提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現上述任一項所述方法的步驟。
[0019]總體而言，通過本專利技術所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：
本專利技術通過OMEDA的方法加強IMF分量中的沖擊成分，并用沖擊能量平均值這個指標提取IMF分量中含沖擊成分最多的分量，最后用這個分量信號進行包絡解調提取軸承故障特征。
[0020]相對于現有技術，本專利技術OMEDA方法能突出信號中的突擊成分，容易提取軸承故障的沖擊信號。
[0021]通過沖擊能量平均值提取到與軸承故障密切相關的信號，對干擾信號進行了抑制。
[0022]在對軸承故障信號去噪的同時保留了故障的所有沖擊信號，保證了信號的完整性和全面性，避免了漏掉沖擊信號的可能性，從而保證整體去噪效果，保證了診斷方法的有效性和準確度。
附圖說明
[0023]圖1是本專利技術實施例提供的基于CEEMDAN
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OMEDA的軸承故障診斷方法流程示意圖。
[0024]圖2～圖7是本專利技術一個實施例的前六階IMF（分別為IMF1
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IMF6）本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于CEEMDAN
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OMEDA的軸承故障診斷方法，其特征在于包括如下步驟：S1、獲取軸承的原始加速度信號；S2、對原始加速度信號進行CEEMDAN分解；S3、畫出每個基本模態IMF分量信號的快速峭度譜，獲取每個IMF分量信號的共振頻率帶；S4、根據共振頻率帶得到濾波步長，然后運用OMEDA方法對每個IMF分量信號的沖擊成分進行加強處理；S5、對每個處理過后的IMF分量信號進行頻域濾波；S6、計算出每個濾波后的IMF分量信號的沖擊能量平均值；S7、對沖擊能量平均值最大的IMF分量信號進行包絡解調，得到包絡譜，并提取軸承故障特征；S8、查看包絡譜中軸承特征頻率幅值大小，如果某個特征頻率的幅值超出包絡閾值，則這個特征頻率所對應的軸承部件出現了故障。2.根據權利要求1所述的基于CEEMDAN
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OMEDA的軸承故障診斷方法，其特征在于步驟S4中由共振頻率帶得到濾波步長的方法為共振頻率帶的截止頻率減去初始頻率。3.根據權利要求1所述的基于CEEMDAN
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OMEDA的軸承故障診斷方法，其特征在于步驟S4運用OMEDA方法的具體過程是設置一個有限長度的濾波器，所述有限長度為濾波步長，根據長度提取軸承故障信號的沖擊成分。4.根據權利要求1所述的基于CEEMDAN
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OMEDA的軸承故障診斷方法，其特征在于步驟S5分為有線傳感器濾波和無線傳感器濾波分別進行帶通頻帶參數設置。5.根據權利要求1所述的基于CEEMDAN
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OMEDA的軸承故障診斷方法，其特征在于步驟S5對于有線傳感器，帶通頻帶設置為20~25KHz；對于無線傳感器，帶通頻帶設置為3K~5...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐徐，錢進，楊世飛，孫磊，鄒小勇，劉宗斌，
申請(專利權)人：南京凱奧思數據技術有限公司，
類型：發明
國別省市：