[00834281]高速连轧机故障诊断关键技术与应用

连轧机是冶金企业的关键设备，每年都会因突发的重大设备事故和“维修过剩”造成巨大经济损失。如何实现连轧机早期故障的识别，避免突发的重大设备事故；避免“维修过剩”造成的巨额维修经费，成为冶金企业亟待解决的难题。连轧机高速回转件和电机的故障机理复杂，振动与电气信号具有高度的非线性、强耦合的特点，早期故障识别异常困难；同时，减定径机、同步齿轮箱机械结构非常复杂，多源信号相互耦合，准确故障定位难度极大。针对冶金企业的需求，课题组历经十多年的研究，完成了国家自然科学基金和多项产学研合作项目，成功解决了连轧机早期故障的快速、准确识别，故障点定位和安全运行时间预测等技术难题。提出基于包络匹配的OMP算法，实现了Gabor原子对故障信号的准确建模，抑制了非线性的影响，使得具有稀疏特征的脉冲衰减信号更加逼近早期故障信号，解决了早期故障识别的问题。提出多源解耦和盲源分离相融合的方法，综合运用稀疏分解和共振解调技术，解决了减定径机、同步齿轮箱故障点的识别与准确定位问题。提出HHT变换、广义解调、最多重叠小波包分解的融合技术，能准确提取变频调速系统动态调速过程中变频调速器输出电流中的主频分量及其时频变化特征，解决了变频器器件早期故障诊断和准确定位的问题。提出一种邻域正交匹配追踪算法，该方法能准确提取早期故障的双冲击信号成分，根据双冲击信号和故障程度之间的数学模型，解决了连轧机安全运行时间预测的问题。研究成果在武钢、鄂钢、阳钢得到了成功的应用，避免了突发的重大设备事故，大幅缩减了维修费用，武钢、鄂钢、阳钢近三年累计新增利润2.2283亿元，创造了显著的经济效益。研究成果已推广应用在安钢、承钢、唐钢、宣钢、美锦等大型冶金企业的连轧机上，对企业降耗、增效以及生产设备管理决策的技术进步起到了重要的推动作用。该项目授权发明专利2项，培养博士6人，硕士20余人，发表论文32篇。