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原文传递一种机械设备磨损状态综合判断方法

专利名称：	一种机械设备磨损状态综合判断方法
摘要：	本发明涉及一种机械设备磨损状态综合判断方法，其包括步骤：按照等时间间隔原则采集机械设备运行阶段的N个油样，进行原子发射光谱分析，获得油样中n种不同元素的浓度含量；对光谱检测元素进行系统聚类确定主要磨损元素；判断设备运行阶段是否换油，进而确定磨损指标；对每个磨损评价指标进行标准化处理，然后对标准化后的磨损指标进行因子分析；对磨损主因子综合得分序列进行正态检验；根据综合得分序列是否符合正态分布，确定综合得分磨损界限值，完成磨损状态综合判断。本发明依据磨损综合得分对装置的磨损状态做出整体性判断，能够为快速、正确地评价设备磨损状况、准确地早期预警磨损故障。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京信息科技大学
发明人：	陈涛;王立勇;王少红
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910497594.4
公开号：	CN110220885A
代理机构：	北京远创理想知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	张素妍
分类号：	G01N21/71(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100192 北京市海淀区清河小营东路12号
主权项：	1.一种机械设备磨损状态综合判断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 1)按照等时间间隔原则采集机械设备运行阶段的N个油样，进行原子发射光谱分析，获得油样中n种不同元素的浓度含量； 2)对光谱检测元素进行系统聚类确定主要磨损元素； 3)判断设备运行阶段是否换油，进而确定磨损指标； 4)对每个磨损评价指标进行标准化处理，然后对标准化后的磨损指标进行因子分析； 5)对磨损主因子综合得分序列进行正态检验； 6)根据综合得分序列是否符合正态分布，确定综合得分磨损界限值，完成磨损状态综合判断。 2.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤2)中，系统聚类中测度距离采用基于相关系数的相关距离，基于N个油样光谱检测元素中的任意两种元素i,j的浓度含量数据序列xi＝(xi1,xi2,…,xiN)与xj＝(xj1,xj2,…,xjN)，计算元素i,j相关距离rij如下式为：式中，和分别表示光谱检测元素i,j的浓度数据序列xi与xj的数学期望，和在实际应用中以样本均值来表示；xir和xir分别表示第i和j中光谱检测元素在第r个采集油样中的光谱检测元素浓度值。 3.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤3)中，磨损指标的确定方法为：如果存在换油，则磨损指标为：主要磨损元素的光谱检测浓度含量，主要磨损元素的浓度梯度及主要磨损元素的浓度比例特征；如果设备运行阶段没有换油，则磨损指标为：主要磨损元素的光谱检测浓度含量和主要磨损元素的浓度梯度。 4.如权利要求3所述方法，其特征在于：通过磨损元素的浓度梯度来反映综合传动装置磨损状态的动态变化，第k种主要磨损元素的浓度梯度xΔk计算公式如下：式中，xk(r+1)表示第k种主要磨损元素在第r+1个油样中对应的光谱检测浓度测量值，xkr表示第k种主要磨损元素在第r个油样中对应的光谱检测浓度测量值，Δt为实际采样间隔，T为标准采样间隔。 5.如权利要求3所述方法，其特征在于：第k种主要磨损元素的浓度与第l种主要磨损元素的浓度比例特征xk/l计算公式如下：式中，xk/l表示第k种元素浓度值xk与第l种元素浓度值xl的比值。 6.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤4)中，因子分析包括以下步骤： 4.1)确定磨损主因子个数； 4.2)判断磨损主因子M是否为一个，如果为一个，由最小二乘法估计得到磨损主因子得分的估计公式为：式中，A′为磨损主因子载荷矩阵的转置，R-1为原始磨损指标的相关系数矩阵R的逆矩阵，Y表示磨损评价指标y1,y2,…,yp构成的矩阵；如果磨损主因子M大于1个，对磨损主因子得分进行信息熵加权，磨损主因子综合得分越高，则磨损越严重。 7.如权利要求6所述方法，其特征在于：所述步骤4.2)中，磨损主因子综合得分计算如下式：其中，是第q个磨损主因子Fq的信息熵加权系数，该系数计算如下： pq为磨损主因子提供信息的概率，计算公式如下：其中，λq为磨损主因子Fq对应的奇异值。 8.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤5)中，正态检验的方法为：假设磨损综合得分序列总体服从正态分布，然后计算统计量W，在显著性水平α＝0.05下，若W≥Wα，则接受正态性假设，即磨损特征服从正态分布，否则不接受正态性假设，即磨损特征不满足正态性分布；其中，Wα表示统计量W在显著性水平α下的数值。 9.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤6)中，综合得分磨损界限值确定方法为：如果综合得分序列符合正态分布，则应用3倍标准差原理制定综合得分磨损界限值；如果磨损综合得分序列不符合正态分布，则磨损异常线为通过箱线图法确定的大于Q3+1.5IQR的界限，磨损上四分位数线为Q3对应的值，其中，IQR为磨损综合得分四分位距，Q3为磨损综合得分上四分位数。
所属类别：	发明专利