專利名稱：一種轉子軸承系統故障全信息分析方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及旋轉機械檢測分析技術領域，具體地講，是涉及一種轉子軸承 系統故障全信息分析方法。
背景技術：
全面、準確地監測轉子軸承系統的空間運動狀態是正確診斷故障的前提。 轉子的運動是一空間運動。為了全面、準確地獲取轉子的運動信息，對
于旋轉機械轉子軸承系統的監測，大都是在轉子某選定截面的徑向相互垂直
地安裝兩個電渦流傳感器，在轉子的軸向安裝一個電渦流傳感器，分別監測
轉子的徑向和軸向運動。
目前， 一般的設備狀態監測與故障診斷系統中，在對轉子軸承系統運動
進行描述時都把轉子運動的徑向信息和軸向信息割裂開來處理。比如利用兩
徑向信息描述轉子的軸心軌跡；對于軸向信息都是僅僅利用了其中的直流部 分描述轉子的軸向位移，丟失了對于反映轉子空間運動狀態非常重要的交流 部分。這些把徑向信息和軸向信息割裂開來描述轉子-軸承系統的運動狀態 都是片面的，也必然會影響故障診斷的準確性。

發明內容
本發明的主要目的是提供一種將轉子運動的徑向信息和軸向信息融合在 一起來分析轉子運動狀態的分析方法，能夠準確實時地反映轉子運行狀態， 并對狀態信息進行可視化顯示，當轉子軸承出現故障時，能夠及時的實現智 能預警。
本發明通過如下技術方案來實現發明目的
一種轉子軸承系統故障全信息分析方法，在轉子某截面處的徑向，相互
垂直的安裝兩個傳感器，在轉子軸端的軸向X、 Y,安裝一傳感器Z,包括以 下步驟
(1) 利用數據采集器采集各個傳感器的信號信息XDe(t)、 XAC(t)、 Y"t)、 YAC(t)、 Z"t)、 ZAC(t)，其中，X"t)、 XAc(t)分別表示轉子在X方向上的直 流分量信息和交流分量信息，YDe(t)、 YA。(t)分別表示轉子在Y方向上的直流 分量信息和交流分量信息，ZDe(t)、 ZAe(t)分別表示轉子在Z方向上的直流分 量信息和交流分量信息；
(2) 利用如下公式分別計算轉子在X、 Y、 Z方向上的信號信息 X(t)= X"t)+ XAC(t);
Y(t)= YDC(t)+ YAC(t); Z(t)= Z"t)+ ZAC(t);
(3) 利用X(t)、 Y(t)描述轉子在X-Y平面的軸中心線位置與軸心軌跡， 利用Y(t)、 Z(t)描述轉子在Y-Z平面的軸中心線位置與軸心軌跡,利用Z(t)、 X(t)描述轉子在Z-X平面的軸中心線位置與軸心軌跡；
(4) 將步驟(3)獲得的X(t)、 Y(t)、 Z(t)信息利用分析模塊進行分析，并 將分析結果利用可視化模塊進行顯示。
(5) 當出現故障信息時，及時發出預警信號進行報警。 優選的，所述傳感器為電渦流傳感器。
優選的，所述數據采集器為主動式智能數據采集器，具有連續實時數據 采集傳輸能力。
優選的，所述分析模塊包括摩擦分析子模塊、失穩分析子模塊、軸向負 荷分析子模塊、預負荷分析子模塊及特定故障發展歷程子模塊。
優選的，所述摩擦分析子模塊用于分析轉子的摩擦狀態及程度的子模塊。 優選的，所述失穩分析子模塊是用于分析轉子的失穩狀態及程度的子模塊。
優選的，所述軸向負荷分析子模塊是用于分析轉子的軸向負荷狀態及程 度的子模塊。
優選的，所述預負荷分析子模塊是用于分析轉子的預負荷狀態及程度的 子模塊。
優選的，所述特定故障發展歷程分析子模塊是用于分析轉子的特定故障 發展歷程指標的子模塊。
本發明還提供了一種轉子軸承系統故障全信息分析方法的裝置，包括
.'， 一種轉子軸承系統故障全信息分析裝置，其特征是包括
(1) 傳感器以及與傳感器連接的數據采集器，傳感器用于檢測轉子的徑向信息 和軸向信息，所述數據采集器對轉子徑向、橫向信息X。。(t)、 XAC(t)、 Y"t)、 YAC(t)、 Z"t)、 ZAc(t)進行釆集,其中，XDC(t)、 XAc(t)分別表示轉子在X方 向上的直流分量信息和交流分量信息，YDe(t)、 Yjt)分別表示轉子在Y方向
上的直流分量信息和交流分量信息，ZDe(t)、 Z,e(t)分別表示轉子在Z方向上
的直流分量信息和交流分量信息；
(2) 運算裝置，此裝置利用如下公式分別計算轉子在X、 Y、 Z方向上的信號信 息-'
X(t)- XDC(t)+ XAC(t); Y(t)- YDC(t)+ Y"t); Z(t)- ZDC(t)+ ZAC(t);
(3) 信號描述裝置，此裝置利用X(t)、 Y(t)描述轉子在X-Y平面的軸中心線位 置與軸心軌跡、利用Y(t)、 Z(t)描述轉子在Y-Z平面的軸中心線位置與軸心 軌跡、利用Z(t)、 X(t)描述轉子在Z-X平面的軸中心線位置與軸心軌跡；
(4) 顯示裝置，此裝置將獲得的X(t)、 Y(t)、 Z(t)信息利用信息分析、處理， 并將處理結果進行可視化顯示；
(5) 故障信息報警裝置，當出現故障信息時，所述故障信息報警裝置及時發出 預警信號進行報警。
與現有技術相比，本發明的優點和積極效果為本發明將傳感器傳輸的轉 子運動的徑向信息和軸向信息融合在一起，用來分析轉子軸承系統的運動狀 態，同時描述了轉子在三維空間的X-Y、 Y-Z和Z-X平面的軸中心線位置和軸 心軌跡，并進行可視化顯示，全面、準確地描述了轉子的空間運動信息，這 些信息包括三維空間偏心率、方位角、進動方向和振動矢量方向等唯一化診 斷信息，由此提高直觀識別旋轉機械故障的能力。本發明揭示了轉子在滑動 軸承內空間真實運動形態，可以直觀地獲得摩擦狀態及程度、失穩狀態及程 度、軸向負荷狀態及程度、預負荷狀態及程度、特定故障發展歷程指標等有 效信息，而上述信息在傳統分析方法中是無法直觀獲得的。另外，本發明對 轉子在軸承中的運動形態分析做到了幾乎可視化的效果，讓一般的設備操作 人員也能看懂目前機組所處的狀態，提高了系統的實用性。


圖1為本發明傳感器安裝位置示意圖。 圖2為本發明優選實施例的流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和優選實施例對本發明作更進一步的詳細描述。
參見圖1,圖1所示為電渦流傳感器安裝位置示意圖，在轉子某截面處的
徑向，相互垂直的安裝兩個電渦流傳感器，在轉子軸端的軸向，安裝一電渦
流傳感器。
參見圖2，本發明的處理流程為利用數據采集器采集各個傳感器的信號 信息XDC(t)、 XAC(t)、 YDC(t)、 YAC(t)、 ZDC(t)、 ZAC(t)，其中，XDC(t)、 XAC(t) 分別表示轉子在X方向上的直流分量信息和交流分量信息，YDe(t)、 Yjt)分 別表示轉子在Y方向上的直流分量信息和交流分量信息，ZDe(t)、 Zw(t)分別 表示轉子在Z方向上的直流分量信息和交流分量信息；利用如下公式分別計算 轉子在X、 Y、 Z方向上的信號信息
X(t)= XDC(t)+ XAC(t); Y(t)= Y"t)+ Y"t); Z(t)= ZDC(t)+ ZAC(t);
利用X(t)、 Y(t)描述轉子在X-Y平面的軸中心線位置與軸心軌跡，利用 Y(t)、 Z(t)描述轉子在Y-Z平面的軸中心線位置與軸心軌跡,利用Z(t)、 X(t) 描述轉子在Z-X平面的軸中心線位置與軸心軌跡；將上述步驟獲得的X(t)、 Y(t)、 Z(t)信息利用分析模塊進行分析，并將分析結果利用可視化模塊進行 顯示；當出現故障信息時，及時發出預警信號進行報警。
本發明的傳感器不限于電渦流傳感器，也可以采用其它具有相同功能的 傳感器，本發明將轉子運動的徑向信息和軸向信息融合在一起，用來分析轉 子軸承系統的運動狀態，同時描述了轉子在三維空間的X-Y、 Y-Z和Z-X平面 的軸中心線位置和軸心軌跡，并進行可視化顯示，全面、準確地描述了轉子 的空間運動信息，這些信息包括三維空間偏心率、方位角、進動方向和振動 矢量方向等唯一化診斷信息，由此提高直觀識別旋轉機械故障的能力。可以 直觀地獲得摩擦狀態及程度、失穩狀態及程度、軸向負荷狀態及程度、預 負荷狀態及程度、特定故障發展歷程指標。
一種轉子軸承系統故障全信息分析裝置，其特征是包括
(1) 傳感器以及與傳感器連接的數據采集器，傳感器用于檢測轉子的徑向信息 和軸向信息，所述數據采集器對轉子徑向、橫向信息X^(t)、 XAC(t)、 Y"t)、 YAC(t)、 ZDC(t)、 ZAc(t)進行采集，其中，XDC(t)、 XAc(t)分別表示轉子在X方 向上的直流分量信息和交流分量信息，YDe(t)、 YAe(t)分別表示轉子在Y方向 上的直流分量信息和交流分量信息，ZDe(t)、 ZAe(t)分別表示轉子在Z方向上 的直流分量信息和交流分量信息；
(2) 運算裝置，此裝置利用如下公式分別計算轉子在X、 Y、 Z方向上的信號信 白
X(t)= XDC(t)+ XAC(t);
Y(t)- YDC(t)+ YAC(t); Z(t)= ZDC(t)+ ZAC(t);
(3) 信號描述裝置，此裝置利用X(t)、 Y(t)描述轉子在X-Y平面的軸中心線位 置與軸心軌跡、利用Y(t)、 Z(t)描述轉子在Y-Z平面的軸中心線位置與軸心 軌跡、利用Z(t)、 X(t)描述轉子在Z-X平面的軸中心線位置與軸心軌跡；
(4) 顯示裝置，此裝置將獲得的X(t)、 Y(t)、 Z(t)信息利用信息分析、處理， 并將處理結果進行可視化顯示；
(5) 故障信息報警裝置，當出現故障信息時，所述故障信息報警裝置及時發出 預警信號進行報警。
當然，上述說明并非對本發明的限制，本發明也不僅限于上述舉例，本 技術領域的普通技術人員在本發明的實質范圍內所做出的變化、改型、添加 或替換，也屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1、一種轉子軸承系統故障全信息分析方法，在轉子某截面處的徑向，相互垂直的安裝兩個傳感器，在轉子軸端的軸向，安裝一傳感器，包括以下步驟(1)利用數據采集器采集各個傳感器的信號信息XDC(t)、XAC(t)、YDC(t)、YAC(t)、ZDC(t)、ZAC(t)，其中，XDC(t)、XAC(t)分別表示轉子在X方向上的直流分量信息和交流分量信息，YDC(t)、YAC(t)分別表示轉子在Y方向上的直流分量信息和交流分量信息，ZDC(t)、ZAC(t)分別表示轉子在Z方向上的直流分量信息和交流分量信息；(2)利用如下公式分別計算轉子在X、Y、Z方向上的信號信息X(t)＝XDC(t)+XAC(t)；Y(t)＝YDC(t)+YAC(t)；Z(t)＝ZDC(t)+ZAC(t)；(3)利用X(t)、Y(t)描述轉子在X-Y平面的軸中心線位置與軸心軌跡，利用Y(t)、Z(t)描述轉子在Y-Z平面的軸中心線位置與軸心軌跡，利用Z(t)、X(t)描述轉子在Z-X平面的軸中心線位置與軸心軌跡；(4)將步驟(3)獲得的X(t)、Y(t)、Z(t)信息利用信息分析模塊進行處理，并將處理結果利用可視化模塊進行顯示；(5)當出現故障信息時，及時發出預警信號進行報警。
2、 根據權利要求l所述轉子軸承系統故障全信息分析方法，其特征是所述 傳感器為電渦流傳感器。
3、 根據權利要求l所述轉子軸承系統故障全信息分析方法，其特征是所述 數據采集器為主動式智能數據采集器，具有連續實時數據采集傳輸能力。
4、 根據權利要求l所述轉子軸承系統故障全信息分析方法，其特征是所述 信息分析模塊包括摩擦分析子模塊、失穩分析子模塊、軸向負荷分析子模塊、 預負荷分析子模塊及特定故障發展歷程子模塊。
5、 根據權利要求4所述轉子軸承系統故障全信息分析方法，其特征是所述摩擦分析子模塊用于分析轉子的摩擦狀態及程度的子模塊。
6、 根據權利要求4所述轉子軸承系統故障全信息分析方法，其特征是所述 失穩分析子模塊是用于分析轉子的失穩狀態及程度的子模塊。
7、 根據權利要求4所述轉子軸承系統故障全信息分析方法，其特征是所述 軸向負荷分析子模塊是用于分析轉子的軸向負荷狀態及程度的子模塊。
8、 根據權利要求4所述轉子軸承系統故障全信息分析方法，其特征是所述 預負荷分析子模塊是用于分析轉子的預負荷狀態及程度的子模塊。
9、 根據權利要求4所述轉子軸承系統故障全信息分析方法，其特征是所述特定故障發展歷程分析子模塊是用于分析轉子的特定故障發展歷程指標的子 模塊。
10、 一種轉子軸承系統故障全信息分析裝置，其特征是包括(1) 傳感器以及與傳感器連接的數據采集器，傳感器用于檢測轉子的徑向信息和軸向信息，所述數據采集器對轉子徑向、橫向信息XDC(t)、 XAC(t)、 YDC(t)、 YAC(t)、ZDC(t)、ZAc(t)進行采集，其中，XDC(t)、 XAc(t)分別表示轉子在X方向上的直流分量信息和交流分量信息，YDC(t)、 YAC(t)分別表示轉子在Y方向上的直流分量信息和交流分量信息，ZDC(t)，ZAC(t)分別表示轉子在Z方向上的直流分量信息和交流分量信息；(2) 運算裝置，此裝置利用如下公式分別計算轉子在X、Y、Z方向上的信號信 息X(t)= XDC(t)+ AC(t); Y(t)= YDC(t)+ YAC(t); Z(t)= ZDC(t)+ ZAC(t);(3) 信號描述裝置，此裝置利用X(t)、 Y(t)描述轉子在X-Y平面的軸中心線位 置與軸心軌跡、利用Y(t)、 Z(t)描述轉子在Y-Z平面的軸中心線位置與軸心軌跡、利用Z(t)、 X(t)描述轉子在Z-X平面的軸中心線位置與軸心軌跡；(4) 顯示裝置，此裝置將獲得的X(t)、 Y(t)、 Z(t)信息利用信息分析、處理， 并將處理結果進行可視化顯示；(5) 故障信息報警裝置，當出現故障信息時，所述故障信息報警裝置及時發出 預警信號進行報警。
全文摘要
本發明公開了一種轉子軸承系統故障全信息分析方法及裝置，在轉子某截面處的徑向，相互垂直的安裝兩個傳感器X和Y，在轉子軸端的軸向，安裝一傳感器Z，將傳感器傳輸的轉子運動的徑向信息和軸向信息融合在一起，用來分析轉子軸承系統的運動狀態，同時描述了轉子在三維空間的X-Y、Y-Z和Z-X平面的軸中心線位置和軸心軌跡，并進行可視化顯示，全面、準確地描述了轉子的空間運動信息，這些信息包括三維空間偏心率、方位角、進動方向和振動矢量方向等唯一化診斷信息，由此提高直觀識別旋轉機械故障的能力。
文檔編號G01M13/04GK101387575SQ20081015796
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月20日 優先權日2008年10月20日
發明者強 劉, 劉原彬, 劉永旭, 孫俊杰, 孫廣軍, 健 朱, 朱永華, 李懷剛, 穆耀祖, 云 胡, 董辛旻, 邢佑兵, 閆魯忠, 宏 陳, 雷文平 申請人:兗礦國泰化工有限公司;兗礦集團有限公司