[00834337]变工况旋转机械状态监测关键技术及装备

设备智能监测与预测维护是“中国制造2025”的重要组成部分，是智能制造的基础，是实现新旧动能转换的关键技术保障。旋转机械工作环境恶劣，转速、载荷、阻尼和摩擦力等工况复杂多变，由此导致旋转机械的振动信号呈现复杂的非平稳、非线性特征，信号成份复杂、频率混叠严重，且故障特征非常微弱，因此变工况旋转机械状态监测和故障诊断是公认的行业难题。国内外已经提出了许多非平稳、非线性和变速振动信号处理技术，然而现有技术在复杂振动信号动力学特征分析、微弱故障特征提取、状态评估、变速设备瞬时频率估计等方面存在着诸多问题亟待解决。因此，发展变工况旋转机械状态监测技术是智能制造的迫切需要和亟需突破的瓶颈技术。 围绕上述迫切需求和技术瓶颈，该项目在省市科技计划项目的支持下，历经9年产学研联合攻关，发展了变工况旋转机械状态监测关键技术及装备，通过产业化验证，效果显著。该项目取得的主要技术发明如下： (1)将统计语言分析方法用于研究机械振动信号的动力学行为，建立了具有自适应性的信号粗粒化方法，利用词频序列来描述设备的运行状态，利用加权相似性测度来检测设备运行状态的变化，发明了基于统计语言分析和加权相似性测度的设备状态监测方法，解决了变工况设备振动信号动力学特征自适应提取和故障检测的技术难题，实现了源头创新； (2)提出了“故障线”的概念，发明了基于“故障线”的旋转机械状态评估方法，解决了变工况设备状态自动评估的技术难题，填补了该领域国内外空白； (3)建立了数据非线性和随机性量化方法，提出了信号分量的选取准则，发明了基于小波分解、谱峭度和平滑迭代包络分析的新型信号包络分析方法，解决了变工况设备微弱故障特征提取和故障识别的技术难题，填补了技术空白； (4)利用振动信号时频图所蕴含的运动学特征，发明了基于非延迟代价函数和统计检验的瞬时频率估计方法，解决了变速监测领域瞬时频率估计的技术难题，填补了技术空白。 该项目授权国家发明专利45项，软件著作权登记1项，发表期刊论文21篇，被SCI/EI检索13篇(国际TOP期刊论文3篇，国内TOP期刊论文1篇)，出版学术专著1部，成果被正面他引200多次；研究成果在山东寿光巨能金玉米开发有限公司和山东中科普锐检测技术有限公司进行了应用推广，项目实施后工业生产线旋转设备事故率减少了75％，维修费用降低了25～50％以上，工人和设备的安全得到了有效保障，近三年累计创造直接经济效益2亿多元，新增利税916.39万元；获得市厅级政府科学技术奖一等奖2项、二等奖2项、三等奖1项；培养泰山产业领军人才1人，潍坊市有突出贡献中青年专家1人，博士2人，高级职称4人；获批蔬菜种植装备智能化山东省工程实验室，企业博士后科研工作站和山东省认定企业技术中心。该项目研究显著提升了中国旋转机械工况监测装备的技术水平，经济效益和社会效益显著。