一种基于声纹的空压机预测性维护方法及系统与流程

本发明涉及空压机故障维护，特别涉及一种基于声纹的空压机预测性维护方法。本发明还涉及一种使用该基于声纹的空压机预测性维护方法维护空压机的维护系统。

背景技术：

1、在工业领域，空压机是许多关键生产流程的核心组成部分，它的稳定运行对保障生产效率和产品质量至关重要。然而，设备故障往往会导致生产中断，造成巨大的经济损失。

2、现有对于空压机维修方法中，常见的是对设备进行定期人工检修、保养及维护，需制定详细的设备检修，保养制度，给设备维修工作带来很大工作量，耗费大量的人力和时间，并且因空压机长期处于高速运转状态，类似于大多数运转机器而言，在运行到一定时间或年限后都必须进行预防性大修，出现资源浪费或设备无故障就更换配件的情况，导致企业生产成本增加。并且由于一些环境因素影响，不可避免的会发生突发设备故障，当设备出现故障后进行维修，此时空压机大多故障部位损毁严重，维修费用较高，甚至多数需更换整体的情况。目前，空压机维护方法为：根据机组运行时间判定，例如空压机组运行时间累计达到20000小时或者投入运行4年后须安排主机进行大修；或者每天人工测量空压机主机的振动值来确定主机是否需要大修。前述的主机大修判断方案明显空压机主机状态监测实时性差以及人员工作量大的问题，有待改进。而人工对空压机组测量监控的方式，对工作人员的经验要求较高，并且对于空压机的能源消耗情况和压缩空气的出气量等状态没有及时检测，存在判断不准确的情况。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种基于声纹的空压机预测性维护方法，以解决传统维护方式提前更换配件，长期维护保养的缺陷，实现设备故障提前预警，提高预测准确度。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种基于声纹的空压机预测性维护方法，包括如下步骤，

4、s1，空压机声波监测，在空压机设备上设定若干检测位置，所述检测位置设置有采集传感器，对所述空压机设备的运行状态进行采集，所述采集传感器对所述空压机设备的声纹信号进行检测；

5、s2，声波滤波，收集步骤s1中采集到的所述声纹信号，对所述声纹信号进行滤波操作，获得分离噪音后的纯净原始语音信号s(t)；

6、s3，设备故障预测性分析，收集步骤s2中进行滤波后的声纹信号，结合步骤一中的各所述系统的运行情况，根据预测算法构建故障预测模型，获得预测结果实际值

7、s4，设定预测结果阈值，将步骤s3中的所述预测结果实际值与所述阈值相比较，当所述预测结果实际值超出所述阈值的数值范围时，预警系统启动报警；

8、s5，人工维修和维护，预警系统报警后，通过报警信息进行人工修理，更换故障零件；

9、s6，循环步骤s1至s5。

10、进一步的，步骤s3中，所述设备故障预测性分析包括如下步骤：

11、s31，计算空压机的空气压缩比，

12、即为(v1/v2)(γ-1)；

13、其中，v1为进口空气体积，v2为出口空气体积，γ为空气的绝热指数；

14、s32，通过测定空压机进出口压力，结合空气压缩比，通过下式测定出压力转换是否存在较大差异；

15、(v1/v2)(γ-1)·p2-p1；

16、其中p1为进口压力，p2为出口压力

17、s33，通过所述采集传感器采集到时间t的声纹分贝d2及标准声纹分贝d1进行比对分析，同时结合得出线性滤波后的估计值进行综合分析，得出所述故障预测模型：

18、

19、代表在时间t时的预测结果实际值，s(t)代表纯净原始语音信号。

20、进一步的，所述步骤s4中，当所述预测结果实际值未超出所述阈值范围时，绘制预测分析曲线图，设定检修条件，当所述与预测结果实际值三次超出于所述检修条件时，对所述检测位置进行检修。

21、进一步的，步骤s4中，根据所述预测分析曲线图进行设备优化策略，当所述预测结果实际值未超过所述阈值的数值范围时，根据设备步骤s3中获得的预测结果实际值的变化制定设备维护保养方法。

22、进一步的，所述检修位置包括进气系统的进气口，动力系统的电机机壳，以及冷却系统的风扇主机。

23、进一步的，步骤s2中，所述纯净原始语音信号s(t)采用如下公式计算：

24、

25、其中，是第i帧原始语音信号，n(t)为噪声，y(t)为被噪声污染的语音信号；

26、s(t)＝y(t)·h(n)；

27、其中，h(n)为一个线性滤波器。

28、进一步的，步骤s1中，所述采集传感器还对所述空压机设备的压力，温度，流量，电压数据的收集。

29、进一步的，所述阈值范围为±1.5。

30、相对于现有技术，本发明具有以下优势：

31、本发明所述的基于声纹的空压机预测性维护方法，通过采用对空压机的声纹监测和收集，并通过声波滤波手段去除了噪音提高声波信号数据的准确性，结合空压机设备中的运行数据和声纹信号，构建故障预测模型，获得预测结果实际值并通过该数值与阈值的比较判断出是否出现故障，而具有针对性的进行报警和维修，避免现有手段中的监控手段不准确的缺陷，更避免了大量人工检修的问题，降低设备停滞和维修时间，提高生产效率。

32、本发明的另一个目的在于提出一种基于声纹的空压机预测性维护系统，该系统包括如上所述的采集传感器，预警系统，还包括应用服务器，数据库服务器，以及，并采用如上所述的基于声纹的空压机预测性维护方法对空压机进行维护；

33、所述应用服务器用于执行所述数据库服务器中存储的计算机程序；

34、所述数据库服务器通过所述应用服务器对所述采集传感器采集到的信号进行协议转换并实时存储。

35、进一步地，所述应用服务器通过485总线方式收集所述采集传感器的采集信号，并将采集到的信号转换为mqtt协议后储存于时序数据库中。

36、本发明的基于声纹的空压机预测性维护系统，通过采用采集传感器对空压机的声纹信号进行采集，并通过应用服务器对采集到的信息进行处理计算，并通过预警系统进行预警，能够降低空压机设备的维护成本，降低设备维修停滞时间，提高生产效率。

技术特征：

1.一种基于声纹的空压机预测性维护方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的基于声纹的空压机预测性维护方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的基于声纹的空压机预测性维护方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的基于声纹的空压机预测性维护方法，其特征在于：

5.根据权利要求3所述的基于声纹的空压机预测性维护方法，其特征在于：

6.根据权利要求3所述的基于声纹的空压机预测性维护方法，其特征在于：

7.根据权利要求3所述的基于声纹的空压机预测性维护方法，其特征在于：

8.根据权利要求3所述的基于声纹的空压机预测性维护方法，其特征在于：

9.一种基于声纹的空压机预测性维护系统，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的一种基于声纹的空压机预测性维护系统，其特征在于：

技术总结本发明提供一种基于声纹的空压机预测性维护方法及系统，包括如下步骤S1，空压机声波监测，在空压机设备上设定若干检测位置，检测位置设置有采集传感器，对空压机设备的运行状态进行采集，采集传感器对空压机设备的声纹信号进行检测；S2，声波滤波，收集步骤S1中采集到的声纹信号，对声波进行滤波操作，获得分离噪音后的纯净原始语音信号s(t)；S3，设备故障预测性分析，获得预测结果实际值S4，设定预测结果阈值，当预测结果实际值超出阈值的数值范围时，预警系统启动报警；S5，人工维修和维护，S6，循环步骤S1至S5。本发明通过空压机的动态性能采集声波信号，解决传统维护方式提前更换配件缺陷，实现设备故障提前预警提高预测准确度。技术研发人员：崔强,张泽,徐东受保护的技术使用者：西安云脉智能技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18