基于局部均值分解的电梯导靴故障诊断方法

引言

随着我国国民经济的迅速发展,城市化进程持续加快,高楼大厦拔地而起,电梯成为了主要的公共乘运工具,成为了人们生活与工作必不可少的一部分。据相关社会调查表明,截至2018年底,国内电梯总量已经突破500万台,且每年呈递增趋势。据预测,不久国内电梯市场将处于饱和状态。在一些客流量较大的商场或超市内,电梯使用频繁,有相当一部分电梯每天的启动次数超过5000多次。所以,电梯安全成为了目前社会公众普遍关注的热点问题。对此,特种设备安全监管局以及监督管理机构等相继制定了一系列规章制度,对电梯质量检查等问题做出了细致要求,例如《特种设备安全监管条例》《特种设备安全监管制度》《电梯安全监督审核和定期检验标准》等,这些规章制度的实施均是为了加大电梯安全,尽可能避免电梯安全事故的发生,维护广大人民群众的人身安全。尽管如此,各种电梯事故仍屡屡发生,尤其是其关键部位电梯导靴经常出现故障。因此,亟需找到一种智能的电梯导靴故障诊断方法,在后台对电梯的运转状况进行实时监管和诊断,使技术人员摆脱以往现场维修的局限,节省人力和时间成本,突破电梯故障诊断的地域性限制:还可以在出现故障后利用智能诊断方法迅速、精准地找到电梯导靴发生故障的位置及原因,有效地提高维修效率。

1基于局部均值分解的电梯导靴故障诊断方法

1.1故障信号的获取

一般情况下电梯导靴故障诊断参数包括相对速度、一般位移、摩擦力、物理加速度等,常用故障诊断仪器及型号如表1所示。

表1中的输入信号是指振动频率、振幅、波形等电梯导靴故障诊断输入信号,一般使用振动器内部的位移和加速度传感器（B&K系列）来监管输入信号的准确程度,所有信号都必须经过LMssoAsAsⅢ数据采集模块记载。

1.2故障数据局部均值曲率谱

对于局部均值曲线的曲率,需要将所有局部均值按照从小到大的顺序依次建立一个序集,设为S=(g1,g2,…,gg|,各点均值的曲率用公式（1）表示,为曲率谱的最大峰值所处位置,即局部均值曲线上最大曲率Ck的具体位置用数学坐标表示:

式中,k代表有效均值和噪声均值的临界点,一旦均值曲线在k点外凸,那么有效均值设为前k个:一旦均值曲线在k点内凹,那么有效均值设为前k-1个。

因而式（1）可以另外表示为:

式中,D表示光滑信号和突变信号所对应的矩阵列式:W代表噪声均值所对应的轨迹路线。

为了将电梯导靴故障突变信号所对应的轨迹从D中区分出来,本文将采取均值贡献率对D中的均值进行自适应选取。因为均值贡献率nk越小,该均值所表示的故障突变信息就越少,二者为正相关关系,所以可以从D中筛选出若干个nk较小的均值,经过局部均值分解运算获得电梯导靴故障突变信号所对应的轨迹列式。因此式（1）又可以用A=0+D+W表示。其中,0代表突变信号所对应的轨迹路线。按照局部均值分解的特性,将0的首行和末列组成行（列）指标,就能够获得排除光滑信号与噪声后的突变信号了。

1.3故障数据处理

电梯在运行状态中,其传感器会立即接收到电梯振动所产生的加速度信号,借助信号放大器放大初始信号,将放大后的信号输入PCI-19175数据采集卡内,并保存在LabVIEw信号采集库内。根据大量实验验证发现,根据局部均值分解的关联系数能够从低信噪比的检测数据中掌握电梯的实际运行状况。

2实验与效果分析

为验证本文方法的实际应用效果,将其与传统电梯导靴故障诊断法的故障检测效率进行比较。

2.1实验准备

为保证实验的准确性,将两种电梯导靴故障诊断方法置于相同的试验参数中,进行诊断能力实验。实验在室温16～33℃、湿度45%～88%条件下进行,导轨必须从电梯导轨上截取,而靴衬则有两类,分别是尼龙材质和硬质塑料。在每次实验开始前,均需要使用实验甲醇溶液对导轨和靴衬接触面进行清洗:对于润滑条件下进行的实验,则必须使用黏性系数10.0mm2/s以下的Mobi1VactoryHeavyoi1系列润滑油。实验输入信号的频率范围大致在0.2～8Hz,振幅在0.3～6mm,波形采用正弦或三角波形式,正压力范围在15～320N。

2.2实验结果分析

实验过程中,设计两种不同的电梯导靴故障诊断方法同时在相同环境中进行实验,分析其检测能力的变化。实验效果对比如图1所示。

根据实验结果可以明显看出,本文设计的基于局部均值分解的电梯导靴故障诊断方法与传统方法相比,其在故障检测精确度方面具有明显优势,检测的正确率较高。

3结语

本文对基于局部均值分解的电梯导靴故障诊断方法进行了分析,依托局部均值分解的运算机理,根据电梯导靴内部的构造特点,对其故障诊断方法进行了优化。实验论证表明,本文设计的方法具备极高的检测准确性,希望能为基于局部均值分解的电梯导靴故障诊断方法提供理论依据。