趙華楠

摘 ?要：振動信息通?？梢苑磻鰴C械設備產(chǎn)生的故障問題，機械設備的振動信息可以通過傅里葉變換得到設備運行狀態(tài)的分析，對機械設備的故障檢測是一種很好的方法。為提高振動故障信息檢測準確性，提出基于傅里葉變換的機械設備振動故障信息檢測系統(tǒng)設計。通過構(gòu)建振動故障信息采集檢測硬件設備和軟件功能實現(xiàn)，闡述了基于傅里葉變換的振動故障信息處理方法。實驗表明，機械設備振動故障信息檢測系統(tǒng)可以高準確率地實現(xiàn)機械設備故障檢測。

關鍵詞：傅里葉變換 ?機械設備 ?故障 ?振動 ?信息檢測

中圖分類號：TP277 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）03（b）-0036-02

現(xiàn)如今，各行各業(yè)對機械設備的技術要求越來越高，機械設備向著自動化發(fā)展，設備更大，效率更高，復雜程度和關聯(lián)性也不斷提升，影響機械設備正常運行的因素越來越多，機械設備出現(xiàn)故障的頻率也越來越高[1]。機械設備的故障嚴重影響企業(yè)的生產(chǎn)效率，對生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量沒有保障，機械設備故障沒有及時發(fā)現(xiàn)還會引起嚴重的安全事故，如環(huán)境破壞或人員受傷[2]。

1 ?基于傅里葉變換的機械設備振動故障信息檢測系統(tǒng)

該文基于傅里葉變換的機械設備振動故障信息檢測系統(tǒng)的流程分為三大部分：振動故障信息采集、用傅里葉變換分析振動故障信息、故障判定處理。機械設備振動故障信息檢測系統(tǒng)的流程，如圖1所示。

對機械設備運行情況做實地檢測，用振動故障信息采集設備對機械設備的振動信息進行收集，對分析結(jié)果進行故障分類識別，判定處理方法，停機檢修或是繼續(xù)運行、繼續(xù)檢測[3]。

1.1 振動故障信息采集設備硬件設計

該文基于傅里葉變換的機械設備振動故障信息檢測系統(tǒng)要了解機械設備的運行狀態(tài)，必須采集機械設備的振動信息。機械設備振動的監(jiān)測有高頻信號獲取、高精度數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)可靠傳輸、能量消耗等問題，通過無線傳感器可以解決這些問題。常見的無線網(wǎng)絡通信方式如表1所示。

基于以上分析，該文機械設備振動監(jiān)測用星型的網(wǎng)絡架構(gòu)，包括一個網(wǎng)絡中心、多個網(wǎng)絡節(jié)點。振動故障信息采集設備硬件由監(jiān)測節(jié)點、監(jiān)測基站、交換機、監(jiān)測主機組成。

安裝在機械設備上的監(jiān)測節(jié)點獲取到振動信息后通過射頻的無線網(wǎng)絡通信方式傳到監(jiān)測基站，監(jiān)測基站通過交換機用以太網(wǎng)傳送給監(jiān)測主機。監(jiān)測基站還可以接收到振動故障信息檢測軟件的控制命令，通過射頻的無線網(wǎng)絡通信方式發(fā)送給監(jiān)測節(jié)點。

1.2 振動故障信息檢測軟件設計

振動故障信息檢測軟件設計的流程圖如圖2所示。

用戶在機械設備上安裝好硬件設備，注冊登錄系統(tǒng)后進入任務，對監(jiān)測節(jié)點的設備可以進行采集、查詢、傳輸振動數(shù)據(jù)的命令。

在振動信息處理模塊，傅里葉變換起到了重要的作用，傅里葉變換是一種全局的變換，可以獲得信號的頻譜，反應信號的整體信息，公式如下。

F（W）=f（t）e-jwtdt ? ? ? ?（1）

公式（1）中，t為時間，w為頻率，F(xiàn)（W）為功率譜，f（t）為平均功率，j為復數(shù)單位。

公式（1）表明，進行傅里葉變換實現(xiàn)測試，對傅里葉變換的效果進行公正的甄別評價，之后對傅里葉變換的內(nèi)容進行精度上的調(diào)整、技術上的調(diào)整，增添了時頻域的信息，得到最適合的傅里葉變換實現(xiàn)方法。

2 ?實驗驗證

為了保證該文設計的基于傅里葉變換的機械設備振動故障信息檢測系統(tǒng)的有效性，對系統(tǒng)故障檢測進行實驗論證。實驗采用該文機械設備振動故障信息檢測系統(tǒng)和傳統(tǒng)的振動故障信息檢測系統(tǒng)，選取各參數(shù)指標相同的兩臺機械設備，在相同時間內(nèi)進行實際工作，對其模擬4個級別的故障，故障情況如表2所示。

級別1故障，缺陷直徑為14mil，速度為1750rpm;級別2故障，缺陷直徑為21mil，速度為1770rpm以此類推。依次對這幾個級別的故障進行系統(tǒng)檢測，檢測結(jié)果的對比如圖3所示。

由圖3中可以看出，該文機械設備振動故障信息檢測系統(tǒng)比傳統(tǒng)的故障檢測系統(tǒng)的檢測結(jié)果誤差率低，檢測性能好。

3 ?結(jié)語

該文基于傅里葉變換的機械設備振動故障信息檢測系統(tǒng)實現(xiàn)了通過振動故障信息監(jiān)測判斷機械設備故障的功能。由于時間限制和相關知識的欠缺，存在一些問題，希望在以后的研究工作中逐步完善。機械設備故障檢測是現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)的迫切需求，有很大的研究空間，希望通過不斷完善進步從而提高我國經(jīng)濟水平。

參考文獻

[1] 李馳，叢培田，段智敏，等.基于自適應采樣頻率與AD7606的振動信號采集方法[J].儀表技術與傳感器，2017（7）：116-120.

[2] 王堯，李陽，葛磊蛟，等.基于滑動離散傅里葉變換的串聯(lián)直流電弧故障識別[J].電工技術學報，2017（19）：122-128.

[3] 馮玉伯，丁承君，陳雪.滾動軸承故障檢測深度卷積稀疏自動編碼器建模研究[J].機械科學與技術，2018，37（10）：96-102.