本發明涉及發電機組檢測,尤其針對發電機組槽楔檢測的特點,開發一種基于發電機組定轉子窄間隙敲擊聲音信號的槽楔檢測方法及系統。
背景技術:
1、現有發電機組槽楔松緊狀態的檢測,需要將發電機組提升到地面,采用人工敲擊的方式判斷槽楔的狀態,影響發電機組的使用,效率低,依賴個人經驗。因此,如何在發電機組保持原有位置的情況下,采用設備自動檢測,通過自動聲音分析識別槽楔狀態,成為亟待解決的技術問題。
技術實現思路
1、針對上述方法不足,本發明的目的是提供一種基于發電機組定轉子窄間隙敲擊聲音信號的槽楔檢測方法及系統,能夠實現整套裝置的自動控制,并能進行參數設定;聲學信號辨識處理能實現對信號進行預處理、特征參數提取及自動智能模式識別功能,識別精度達到100%;能對槽楔松緊狀態進行分類,并顯示槽楔松緊狀態識別結果;能自動保存原始數據及生成與槽楔位置匹配的松緊模式云圖報告,實現槽楔松緊預警功能,同時文本分析顯示結果及預警;算法處理速度快、計算量小、存儲及運算空間小。
2、本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
3、基于發電機組定轉子窄間隙敲擊聲音信號的槽楔檢測方法,執行如下步驟獲取用于判別槽楔松緊狀態的模式識別模型:
4、1)采集發電機組定轉子窄間隙內敲擊定子槽楔上預設點位產生的敲擊聲音信號;
5、2)提取敲擊特征數據;包括:對原始聲音信號進行預處理,減弱噪音干擾得到初始清音信號;對初始清音信號進行端點偵測,獲取清音信號范圍;提取有效信號的清音關鍵特征;將帶有清音關鍵特征的清音有效信號按照固定幀長度進行切分;
6、3)存儲到特征數據庫,得到槽楔各個預設點位的清音關鍵特征,并標記對應點位的槽楔塊松緊狀態;
7、4)建立模式識別模型,以特征數據庫的數據為輸入進行迭代訓練,使得模型輸出對應點位的槽楔塊松緊狀態,用于實時判別。
8、所述噪音干擾包括環境噪音、靜態效應和交流電壓信號產生的在振蕩偏移;所述預處理是通過預先提取噪音軌道和過零率參數,并刪除噪音子軌道以及通過過零率濾波來實現的。
9、所述端點偵測包括在初始清音信號兩側端點處,以高音量、低音量以及過零率的門檻值依次進行處理;結合音量和信號的高階差分處理,進一步提取有效信號范圍的端點。
10、所述清音關鍵特征包括音量、音高、音色和過零率;提取清音有效信號的頻率為音高、振幅為音量值,并對音量值進行均值濾波,再轉換為分貝值;計算清音有效信號的過零率。
11、所述模式識別模型為支持向量機的svm模型、隨機森林算法或深度學習模型中的任意一種。
12、還包括:5)工業現場實時檢測時執行的步驟:在發電機組定轉子窄間隙內敲擊定子槽楔上的預設點位產生聲音,并收錄各點位的敲擊聲音信號;提取敲擊特征數據;輸入用于判別槽楔松緊狀態的模式識別模型,自動輸出待測槽楔各點位的松緊狀態。
13、基于發電機組定轉子窄間隙敲擊聲音信號的槽楔檢測系統,其特征在于,包括:直線驅動模組及設置于直線驅動模組上的敲擊作業單體和聲音采集模塊、上位機,其中直線驅動模組用于帶動敲擊作業單體和聲音采集模塊在發電機組定轉子窄間隙內進行直線運動,敲擊作業單體用于對定子槽楔進行敲擊作業,聲音采集模塊用于采集敲擊作業單體敲擊振動產生的聲音信號,上位機中設有如下各程序模塊,當執行各程序時對工業現場采集聲音信號進行辨識處理,從而識別發電機組設定點位的槽楔松緊狀態,判別故障與否;所述程序模塊包括:
14、聲學信號采集模塊,用于采集發電機組定轉子窄間隙內敲擊定子壁上的定子槽楔產生的敲擊聲音信號;
15、敲擊信號處理模塊,用于提取敲擊特征數據;
16、特征數據庫模塊,用于存儲特征數據;
17、辨識模型模塊,用于建立模式識別模型,以特征數據庫的數據為輸入進行迭代訓練,使得模型輸出對應點位的槽楔塊松緊狀態,用于實時判別;
18、工業現場實時檢測模塊,用于輸出指令控制聲學信號采集模塊采集發電機組定轉子窄間隙內敲擊定子槽楔上的預設點位的敲擊聲音信號;控制敲擊信號處理模塊提取敲擊特征數據;控制辨識模型模塊以敲擊特征數據為輸入,自動輸出待測槽楔各點位的松緊狀態。
19、所述敲擊作業單體包括基座、吸合銜鐵組件、電磁鐵、敲擊錘及敲擊錘復位組件,其中基座與所述直線驅動模組連接,電磁鐵設置于基座上,吸合銜鐵組件與基座的下端鉸接,敲擊錘轉動安裝在基座的上端,且敲擊錘的下端與吸合銜鐵組件活動連接,電磁鐵通電與吸合銜鐵組件吸合時,帶動敲擊錘擺動進行敲擊;敲擊錘復位組件設置于基座的后側,且與敲擊錘的上部連接,敲擊錘復位組件用于敲擊錘的復位。
20、其中,所述吸合銜鐵組件包括吸合銜鐵和吸合銜鐵固定架,其中吸合銜鐵安裝在吸合銜鐵固定架上,吸合銜鐵固定架的下端通過吸合銜鐵固定架回轉軸與所述基座連接,吸合銜鐵固定架的上端與所述敲擊錘活動連接。
21、其中,所述敲擊錘包括敲擊錘柄及設置于敲擊錘柄上端前側的敲擊錘頭,其中敲擊錘柄的下部通過敲擊錘柄回轉軸與所述基座連接,敲擊錘柄的下端沿長度方向設有滑槽,所述滑槽通過敲擊錘柄驅動軸與所述吸合銜鐵組件連接。
22、其中,所述敲擊錘柄的上部為鏤空結構,鏤空結構內設有用于與所述敲擊錘復位組件連接的錘頭復位拉桿。
23、其中,所述敲擊錘復位組件包括復位拉線滑輪軸、拉線滑輪軸支架、復位拉線滑輪及彈性拉線組件,其中拉線滑輪軸支架的下端與所述基座連接,復位拉線滑輪軸設置于拉線滑輪軸支架的上端,復位拉線滑輪轉動安裝在復位拉線滑輪軸上,彈性拉線組件經過復位拉線滑輪,且上端與所述敲擊錘連接,彈性拉線組件的下端與所述基座連接。
24、其中,所述彈性拉線組件包括復位拉線和復位彈簧,其中復位彈簧的一端與所述基座連接,另一端與復位拉線的一端連接,復位拉線經過所述復位拉線滑輪后,另一端與所述敲擊錘連接。
25、其中,所述拉線滑輪軸支架為兩個,且兩個所述拉線滑輪軸支架之間連接有復位限位擋桿,復位限位擋桿用于限定所述敲擊錘的初始位置保持豎直狀態。
26、所述敲擊作業單體的數量為兩個,所述聲音采集模塊設置于兩個所述敲擊作業單體之間;所述聲音采集模塊包括聲音采集模塊支架和設置于聲音采集模塊支架上的拾音器,其中拾音器靠近兩個所述敲擊作業單體中敲擊錘的頭部設置。
27、所述直線驅動模組包括皮帶驅動機構和直線導軌組件,其中直線導軌組件包括升降導軌、安裝架及導軌滑塊,其中導軌滑塊與升降導軌滑動配合,安裝架與導軌滑塊連接,所述敲擊作業單體和所述聲音采集模塊均設置于安裝架上;所述皮帶驅動機構中的皮帶與升降導軌平行設置,且皮帶與導軌滑塊連接。
28、所述上位機中還包括可視化模塊,用于在前端設置界面,與用戶進行指令和數據交互,控制后臺的各個程序模塊協同運行,以及將采集的聲音信號和辨識處理過程和結果數據直觀展示在界面上,所述結果數據包括仿真生成的各點位槽楔松緊模式云圖報告,以及文本分析顯示結果和預警,云圖報告上帶有槽楔塊仿真圖以及在對應槽楔塊上標記的松緊狀態結果數據。
29、本發明具有以下有益效果及優點:
30、1.本發明用于發電機組定轉子內部檢查處理作業,可以基于敲擊振動產生的聲音信號實現對發電機定子槽楔松緊度的無損檢測。
31、2.本發明方法通過高精度的聲學信號分析,自動化地識別發電機組槽楔的松緊狀態,大大提高了檢測效率并減少了對個人經驗的依賴。此方法的應用不僅能提高發電機組的維護效率,還能幫助預防由于槽楔松動可能導致的設備故障,從而保證發電機組的穩定運行。
32、3.該裝置可用于狹長間隙的敲擊作業機構,可通過狹小的縫隙進入待作業空間,該作業機構具有尺寸小、結構簡單和易于實現等優點,使用范圍廣泛。