转子故障检测系统以及旋转机械的制作方法

1.本技术涉及旋转机械领域，特别是涉及转子故障检测系统以及旋转机械。


背景技术：

2.随着工业化的不断发展，旋转机械在化工、电力和钢铁等生产领域变得越来越重要。旋转机械一般由基本的转子、轴承、线圈等零部件组成，其中转子作为旋转机械的重要部分，长期处于高速旋转以及交叉负荷的运行环境下，容易造成表面和结构的损伤，进而给旋转机械带来巨大的安全隐患。
3.为了降低转子带来的安全隐患，现有技术中通常采用传感器自动对转子工况进行检测，通过将传感器安装在转子系统两端的轴承座上，采集轴承座的振动信号并进行处理分析，以对转子工况进行判断。但是，转子往往处于高速旋转状态，现有技术中无法直接采集转子本身的工况信号，只能获取固定的轴承座上的信号，由于转子在将信号传递到轴承座的过程中存在信号衰减，导致转子故障检测的准确度不高。
4.针对相关技术中存在的转子故障检测的准确度不高的技术问题，目前还没有提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.在本实施例中提供了一种转子故障检测系统以及旋转机械，以解决相关技术中转子故障检测的准确度不高的问题。
6.第一个方面，在本实施例中提供了一种转子故障检测系统，应用于旋转机械，所述转子故障检测系统包括无线供电单元、检测电路以及计算单元，其中：
7.所述无线供电单元，用于对所述检测电路进行供电；
8.所述检测电路固定于转子，用于在转子转动时采集转子的工况信号并通过无线方式发送至所述计算单元；
9.所述计算单元，用于根据所述工况信号判断转子是否存在故障。
10.在其中的一些实施例中，所述检测电路包括线圈、应变片以及载波电路，其中：
11.所述线圈，用于获取无线供电单元的电能，以对所述检测电路进行供电；
12.所述应变片与转子连接，用于在转子转动时采集转子的应变信号并发送至所述载波电路；
13.所述载波电路，用于接收所述应变信号并通过无线方式发送至所述计算单元，以使所述计算单元根据所述应变信号判断转子是否存在故障。
14.在其中的一些实施例中，所述应变片与转子的转轴连接，用于在转子转动时采集转轴上的第一应变信号，和/或与转子的叶片根部连接，用于在转子转动时采集叶片根部的第二应变信号，所述叶片与转轴连接，用于增加旋转机械的进气量。
15.在其中的一些实施例中，所述检测电路包括两个应变片，其中一个应变片平行于转轴方向，另一个应变片垂直于转轴方向。
16.在其中的一些实施例中，所述载波电路为柔性电路，并且沿着转子的工装内壁表面进行设置。
17.在其中的一些实施例中，所述转子故障检测系统还包括加速度传感器，所述加速度传感器与转子的轴承座连接，其中：
18.所述加速度传感器，用于在转子转动时采集轴承座上的振动信号并发送至所述计算单元；
19.所述计算单元，用于根据所述振动信号判断转子是否存在故障。
20.在其中的一些实施例中，所述计算单元还用于将所述工况信号输入转子故障检测模型，以判断转子是否存在故障，所述转子故障检测模型包括经训练的卷积神经网络。
21.在其中的一些实施例中，所述计算单元还用于根据故障样本数据以及对应的故障结果对所述卷积神经网络进行训练，得到所述转子故障检测模型。
22.第二个方面，在本实施例中提供了一种旋转机械，其特征在于，所述旋转机械包括转轴、轮盘、工装以及第一方面中任一项所述的转子故障检测系统，其中：
23.所述转轴，用于支撑转子转动并传递力矩；
24.所述轮盘固定于转轴并通过螺栓与所述工装连接，用于固定所述工装；
25.所述工装，用于缠绕线圈以及固定所述检测电路；
26.所述转子故障检测系统，用于在转子转动时采集转子的工况信号并进行分析，以判断转子是否存在故障。
27.在其中的一些实施例中，转子的线圈缠绕于所述工装外部，载波电路固定于所述工装内壁，所述工装上设有穿线孔，所述穿线孔内通有导线，以使所述线圈与载波电路进行连接。
28.与相关技术相比，在本实施例中提供的转子故障检测系统以及旋转机械，所述转子故障检测系统包括无线供电单元、检测电路以及计算单元，其中：所述无线供电单元，用于对所述检测电路进行供电；所述检测电路固定于转子，用于在转子转动时采集转子的工况信号并通过无线方式发送至所述计算单元；所述计算单元，用于根据所述工况信号判断转子是否存在故障。通过在转子上设置检测电路以直接采集转子的工况信号，并通过无线供电的方式对检测电路进行供电，以及通过无线方式传输工况信号，避免了现有技术中只能通过轴承座等固定结构获取转子传递的经过衰减的工况信号，解决了现有技术中转子故障检测的准确度不高的技术问题，实现了转子的原位监测，提高了转子故障检测的精度。
29.本技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本技术的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
30.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
31.图1是本发明一实施例的转子故障检测系统的结构框图；
32.图2是本发明一实施例的卷积神经网络的流程示意图；
33.图3是本发明一实施例的转子故障检测结果的对比图；
34.图4是本发明一实施例的旋转机械的结构示意图；
35.图5是本发明一实施例的工装结构的示意图；
36.图6是本发明一实施例的轮盘结构的示意图。
具体实施方式
37.为更清楚地理解本技术的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例，对本技术进行了描述和说明。
38.除另作定义外，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应具有本技术所属技术领域具备一般技能的人所理解的一般含义。在本技术中的“一”、“一个”、“一种”、“该”、“这些”等类似的词并不表示数量上的限制，它们可以是单数或者复数。在本技术中所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变体，其目的是涵盖不排他的包含；例如，包含一系列步骤或模块(单元)的过程、方法和系统、产品或设备并未限定于列出的步骤或模块(单元)，而可包括未列出的步骤或模块(单元)，或者可包括这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块(单元)。在本技术中所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并不限定于物理的或机械连接，而可以包括电气连接，无论是直接连接还是间接连接。在本技术中所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。通常情况下，字符“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系。在本技术中所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等，只是对相似对象进行区分，并不代表针对对象的特定排序。
39.旋转机械是工业化制造领域的关键设备，广泛应用于电机、齿轮箱、水泵以及发动机等设备。其中，旋转机械由转子、轴承、线圈等零部件组成，用于实现电能、动能等能量的转换。转子作为旋转机械中最重要的组成部分，需要对其运行工况进行监测。
40.在现有技术中，一般通过简单的仪器对转子的运行状况进行监测，在发现故障时及时进行维修。但是，这种方法需要依赖人工经验，其诊断结果的准确度较低并且监测成本过高。另一方面，现有技术中还通过传感器等装置自动对转子工况进行检测。但是，转子往往处于高速旋转状态，现有技术中无法直接采集转子本身的工况信号，只能获取轴承座等固定结构上的信号，由于转子在将信号传递到轴承座的过程中存在信号衰减，导致转子故障检测的准确度不高。因此，在转子故障易发位置对转子工况进行实时监测是本发明所要解决的重点问题。
41.为解决上述问题，在本发明中提供了一种转子故障检测系统以及旋转机械，用于实现下述实施例及优选实施方式。以下所使用的术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管在以下实施例中所描述的装置较佳地以硬件来实现，但是软件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
42.请参阅图1，图1是本发明一实施例的转子故障检测系统的结构框图。在本实施例中，转子故障检测系统应用于旋转机械，包括无线供电单元10、检测电路20以及计算单元30，其中：无线供电单元10，用于对检测电路进行供电；检测电路20固定于转子，用于在转子转动时采集转子的工况信号并通过无线方式发送至计算单元30；计算单元30，用于根据工况信号判断转子是否存在故障。
43.示例性地，转子故障检测系统包括依次连接的无线供电单元10、检测电路20以及计算单元30。其中，检测电路20固定于转子，并在旋转机械运行时跟随转子转动；无线供电
单元10以及计算单元30为转子的外部设备，并通过无线传输通道与检测电路20建立连接关系，以解决有线传输方式导致的旋转机械运行时导线会缠绕转子的问题。
44.示例性地，无线供电单元10用于通过无线传输方式将电能传输至检测电路，以实现对检测电路的供电。具体的，无线供电单元10为无线充电设备的发射端，无线充电设备的接收端设置于检测电路20，用于接收发射端的电能，并作为检测电路20的电源。
45.示例性地，检测电路20与转子直接进行接触，从而在转子转动时直接采集转子的工况信号，并通过无线传输的方式发送给计算单元30。具体的，转子的工况信号包括但不限于应变信号、加速度信号、温度信号等，从而对转子的各方面工况进行检测。
46.示例性地，计算单元30用于接收检测电路采集的工况信号，并对工况信号进行分析处理，以判断转子是否存在运行故障。其中，计算单元30是指具有运算功能的电子设备，包括但不限于服务器、计算机终端、单片机、工控机等。
47.本实施例中转子故障检测系统包括无线供电单元、检测电路以及计算单元，其中：无线供电单元，用于对检测电路进行供电；检测电路固定于转子，用于在转子转动时采集转子的工况信号并通过无线方式发送至计算单元；计算单元，用于根据工况信号判断转子是否存在故障。通过在转子上设置检测电路以直接采集转子的工况信号，并通过无线供电的方式对检测电路进行供电，以及通过无线方式传输工况信号，避免了现有技术中只能通过轴承座等固定结构获取转子传递的经过衰减的工况信号，解决了现有技术中转子故障检测的准确度不高的技术问题，实现了转子的原位监测，提高了转子故障检测的精度。
48.在另一个实施例中，检测电路包括线圈、应变片以及载波电路，其中：线圈，用于获取无线供电单元的电能，以对检测电路进行供电；应变片与转子连接，用于在转子转动时采集转子的应变信号并发送至载波电路；载波电路，用于接收应变信号并通过无线方式发送至计算单元，以使计算单元根据应变信号判断转子是否存在故障。
49.示例性地，检测电路由线圈、应变片以及载波电路组成，以实现无线充电、信号采集以及无线传输信号的功能。
50.示例性地，线圈在转子转动时切割无线供电单元产生的磁感线，从而产生感应电流，并对检测电路进行供电。具体的，线圈一般由金属铜制成，并缠绕于转子的工装之上。
51.示例性地，应变片与转子直接接触，在转子转动时采集转子的应变信号，并通过无线方式传输至载波电路。具体的，应变片是指由敏感栅等构成的测量应变的元件，在外力作用下应变片会产生形变，其电阻值等电参数会基于形变发生变化。基于应变片的特性，可以用于在转子转动时，根据转子的应力生成应变信号。应变信号中包含了应变片阻值变化的方差、频率、幅度、波形因子等信息，可用于对应变信号进行分析以获取应变片的受力情况，进而判断转子是否存在故障。
52.具体的，现有技术中一般通过加速度传感器获取转子转动时的振动信号，但是由于加速度传感器的体积较大，只能固定在轴承座等固定结构上，无法固定于高速旋转的转子。而转子故障一般发生在叶片等旋转部分，固定结构采集到的转子的振动信号的衰减比较严重。虽然可以通过滤波算法进行处理，但是经过滤波的振动信号往往存在失真，并且无法达到直接采集转子振动信号时的精度。而本实施例中采用的应变片具有体积小、轻便的特点，可直接固定于转子并与转子一起旋转，在转子旋转时直接采集转子的应变信号，避免了信号在传输过程中的损耗。
53.示例性地，载波电路接收应变片传输的应变信号，并通过无线传输的方式将该应变信号发送至计算单元。具体的，载波电路是指利用载波方式传输模拟信号或者数字信号的电路，其传输方式可以为有线方式或者无线方式。
54.具体的，现有技术中一般通过wi-fi模块、蓝牙模块等无线传输模块传输信号，但是上述无线传输模块往往体积较大，无法固定于转子。并且，当转子转速较高时，wi-fi模块和蓝牙模块的结构特性会导致传输的数据严重丢包或者无法正常工作。
55.本实施例中检测电路包括线圈、应变片以及载波电路，其中：线圈，用于获取无线供电单元的电能，以对检测电路进行供电；应变片与转子连接，用于在转子转动时采集转子的应变信号并发送至载波电路；载波电路，用于接收应变信号并通过无线方式发送至计算单元，以使计算单元根据应变信号判断转子是否存在故障。通过无线方式实现检测电路的供电和信息传输，并通过应变片直接与转子接触，使得检测电路能直接采集转子的应变信号，避免了应变信号在传递过程中的损耗，提高了转子故障检测的准确性。
56.在另一个实施例中，应变片与转子的转轴连接，用于在转子转动时采集转轴上的第一应变信号，和/或与转子的叶片根部连接，用于在转子转动时采集叶片根部的第二应变信号，叶片与转轴连接，用于增加旋转机械的进气量。
57.示例性地，应变片与转子的转轴固定，在转子转动时采集转轴位置的第一应变信号。具体的，通过固定于转轴上的应变片采集的第一应变信号，可用于判断转子在旋转时是否存在不平衡、偏心、碰摩等故障。可以理解的，由于转轴处于转子旋转的中心，因此在转轴上采集的第一应变信号对上述转子的不平衡、偏心、碰摩等故障最为敏感，基于第一应变信号可以更准确的识别转子是否存在上述故障。
58.示例性地，旋转机械中还设有叶片，叶片固定于转子的转轴，用于在转子转动时增加旋转机械的进气量。应变片固定于叶片根部，用于在转子转动时采集叶片根部位置的第二应变信号。具体的，由于叶片根部在转子旋转时受到的应力较大，可能产生裂纹或者断裂，因此需要在叶片根部设置应变片。可以理解的，叶片根部最接近于叶片裂纹或者断裂等故障的发生部位，因此在叶片根部采集的第二应变信号对上述故障最为敏感，基于第二应变信号可以更准确的识别转子在旋转过程中的叶片故障。
59.具体的，上述应变信号采集部位仅仅作为优选的实施例，本发明中应变信号的采集部位可基于转子故障的类型以及发生位置进行设置。不同的故障类型、采集部位下，采集的应变信号的特征也各不相同。可以理解的，本实施例中在叶片根部能采集到的转轴的应变信号，在转轴处也能采集到的叶片根部的应变信号，但是应变信号在传输到转轴或者叶片根部的过程中往往存在衰减，因此需要根据故障类型以及发生位置选择应变信号的最佳采集部位。
60.本实施例中应变片与转子的转轴连接，用于在转子转动时采集转轴上的第一应变信号，和/或与转子的叶片根部连接，用于在转子转动时采集叶片根部的第二应变信号，叶片与转轴连接，用于增加旋转机械的进气量。通过在转轴处采集第一应变信号，以直接对转子旋转过程中的故障进行监测，以及通过在叶片根部采集第二应变信号，以直接对旋转过程中叶片的故障进行检测，避免了应变信号在传输过程中的损耗，提高了应变信号的质量，进而提高了转子故障检测的准确性。
61.在另一个实施例中，检测电路包括两个应变片，其中一个应变片平行于转轴方向，
另一个应变片垂直于转轴方向。
62.示例性地，检测电路包括两个应变片，两个应变片垂直设置，其中一个平行于转轴，另一个垂直于转轴，通过应变片粘连水剂固定于转子。具体的，转子转动时产生离心力，垂直与转轴方向的应变片的受力方向处于离心力的方向上，应变片的栅极方向与离心力方向相同，此时应变信号对离心力最为敏感，信号的幅值最大。平行于转轴的应变片，其栅极方向与离心力的方向相切，在受到离心力的影响后，栅极会发生一定程度的膨胀，所采集的应变信号可用于作为参考。
63.可以理解的，基于垂直于转轴方向的应变信号，以及平行于转轴方向的应变信号，可以更方便的对转子故障进行分析。当检测电路中只有一个应变片，并且该应变片方向与转轴方向形成夹角时，采集的应变信号同时包含了垂直方向的应变信号成分以及平行方向的应变信号成分，需要对两个方向的应变信号进行区分，增加了系统的复杂程度。
64.示例性地，本实施例仅仅作为优选的实施例，本发明中的应变片不限于本实施例中的应变片数量以及位置布局。在大多数情况下，由于没有提前对转子进行受力分析，因此需要设置多个方向的应变片，以判断转子受到的力的方向，从而进行转子的故障分析与维护。
65.本实施例中检测电路包括两个应变片，其中一个应变片平行于转轴方向，另一个应变片垂直于转轴方向。基于垂直与转轴方向的应变信号，以及平行于转轴方向的应变信号，更方便的对转子故障进行分析，降低了转子故障检测系统的计算成本。
66.在另一个实施例中，载波电路为柔性电路，并且沿着转子的工装内壁表面进行设置。
67.示例性地，载波电路可以是柔性电路，从而可以根据实际的场景设置载波电路的铺设形状。具体的，载波电路具有柔性基底，柔性基底沿着转子的工装内壁表面进行铺设，柔性基底上设有载波电路的电子元器件，以使载波电路可以完全贴合转子的工装内壁。
68.本实施例中载波电路为柔性电路，并且沿着转子的工装内壁表面进行设置。可以理解的，硬质基底的电路由于形状固定，无法贴合转子内壁，在转子高速旋转时容易发生碰撞、脱落等故障。而基于柔性载波电路，可以将电路完全贴合转子的工装内壁，降低了转子的安全隐患。
69.在另一个实施例中，转子故障检测系统还包括加速度传感器，加速度传感器与转子的轴承座连接，其中：加速度传感器，用于在转子转动时采集轴承座上的振动信号并发送至计算单元；计算单元，用于根据振动信号判断转子是否存在故障。
70.示例性地，转子故障检测系统还设有加速度传感器，加速度传感器设置于转子的轴承座，并与计算单元进行连接，用于在转子转动时采集转子传递到轴承座上的振动信号，并通过连接通道发送给计算单元。计算单元接收到振动信号后，对振动信号进行分析，以判断转子在运行过程中是否存在故障。其中，加速度传感器是指测量加速度信号的传感器，由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件以及适调电路等部分组成，包括电容式传感器、电感式传感器、应变式传感器、压电式传感器等。
71.可以理解的，本实施例中的加速度传感器的设置位置仅仅作为示例，本发明中的加速度传感器还可以设置于轴承座以外的其他固定结构上。但是，由于轴承座与转子直接接触，轴承座上采集到的转子的振动信号在传输过程中的损耗较小，采集到的振动信号更
接近于直接对转子本身进行采集的振动信号，可以作为优选的实施例。
72.可选的，计算单元接收到振动信号后，对振动信号进行滤波处理，滤除噪声干扰，以降低传输过程中的信号衰减对振动信号的影响，提高振动信号的质量。
73.本实施例中在轴承座上采集的振动信号，由于存在信号上的损耗，因此最终的故障检测精度低于本发明中直接在转子处采集应变信号的方案。但是，由于轴承座等固定结构上设置加速度传感器的方案成本更低，可以作为补充方案。并且，计算单元可以结合应变信号以及振动信号，对转子的运行状态进行分析，从而提高转子故障检测的准确性。
74.在另一个实施例中，计算单元还用于将工况信号输入转子故障检测模型，以判断转子是否存在故障，转子故障检测模型包括经训练的卷积神经网络。
75.示例性地，计算单元将工况信号输入经训练的卷积神经网络，通过卷积神经网络对工况信号进行特征提取和分类，最终判断转子是否存在故障。
76.具体的，卷积神经网络至少包括两个卷积层、两个池化层以及一个输出层。其中，卷积层用于进行卷积运算，每进行一次卷积运算都会提取卷积层输入的局部特征，最终对所有的部分特征进行汇总得到全局特征；池化层用于进行下采样，通过对池化层输入进行特征降维以压缩数据量，从而减小过拟合，主要包括平均池化层和最大池化层；输出层即全连接层，用于输出最终的检测结果。
77.请参阅图2，图2是本发明一实施例的卷积神经网络的流程示意图。在其中一个具体实施例中，卷积神经网络中还包括relu层以及softmax层。其中，relu层设置于卷积层与池化层之间，用于通过relu函数对卷积层的输出结果进行非线性映射，滤除相关度不高的特征数据，从而减少参数间的依赖关系，缓和过拟合问题并提高反向传播的运算速度，相对于其他如sigmoid、elu等激励函数，relu函数的迭代速度更快；softmax层设置于输出层之前，用于通过softmax函数进行归一化运算，将softmax层的输入映射到0和1之间，映射结果可用于作为分类结果中每个类别可能的概率。优选的，本实施例中的池化层为最大池化层，输出层包括第一全连接层以及第二全连接层，以通过局部区域的最大值进行池化操作，以及将特征映射到预设维度的向量，进而提高检测效果。
78.在其中一个具体实施例中，卷积神经网络的网络初始参数设置如下：卷积核参数设置为5，第一卷积层参数设置为64，第二卷积层参数设置为32，第一池化层参数设置为4，第二池化层参数设置为2，激活函数设置为relu函数，卷积步长设置为1，dropout设置为0.4，学习率设置为0.0001，优化器设置为adam。
79.本实施例中计算单元还用于将工况信号输入转子故障检测模型，以判断转子是否存在故障，转子故障检测模型包括经训练的卷积神经网络。通过经训练的卷积神经网络对工况信号进行分析和判断，无需手工设计工况信号的特征表达方式，降低了检测系统对人为经验的依赖，提高了检测结果的准确性。
80.在另一个实施例中，计算单元还用于根据故障样本数据以及对应的故障结果对卷积神经网络进行训练，得到转子故障检测模型。
81.示例性地，采集转子在运行过程中的故障数据，并建立故障样本数据以及其与故障结果之间的映射关系，得到训练集。通过训练集对卷积神经网络进行预训练，从而对网络中的参数进行优化，得到转子故障检测模型。在检测过程中，直接输入转子的工况信号至转子故障检测模型，进而得到转子故障检测结果。
82.在其中一个具体实施例中，获取转子在5种工况下的故障数据，建立训练集，包括507rpm转速下的不平衡故障数据75组、995rpm转速下的不平衡故障数据75组、1503rpm转速下的不平衡故障数据75组、1005rpm转速下的碰摩故障数据75组以及1552rpm转速下的碰摩故障数据75组。通过上述故障数据组成的训练集，对卷积神经网络进行预训练，得到转子故障检测模型。在后续检测过程中，分别获取507rpm转速下的不平衡故障的工况信号、995rpm转速下的不平衡故障的工况信号、1503rpm转速下的不平衡故障的工况信号、1005rpm转速下的碰摩故障的工况信号以及1552rpm转速下的碰摩故障的工况信号各25组，通过转子故障检测模型对上述工况信号进行分析，以检测转子是否存在对应的故障。
83.请参阅图3，图3是本发明一实施例的转子故障检测结果的对比图。具体的，上述具体实施例中的工况信号包括应变信号以及振动信号，通过转子故障检测模型对转子的应变信号和振动信号分别进行10次迭代，并对比应变信号和振动信号的收敛速度以及故障识别的准确率。由图3可知，转子故障检测模型在应变信号输入的情况下收敛速度更快，准确率更高。
84.在另一个实施例中，本发明还提供了一种旋转机械，包括转轴、轮盘、工装以及上述任一实施例中的转子故障检测系统，其中：转轴，用于支撑转子转动并传递力矩；轮盘固定于转轴并通过螺栓与工装连接，用于固定工装；工装，用于缠绕线圈以及固定检测电路；转子故障检测系统，用于在转子转动时采集转子的工况信号并进行分析，以判断转子是否存在故障。
85.示例性地，旋转机械包括转子故障检测系统、转轴、轮盘以及工装。其中，转子故障检测系统固定于转子，用于获取转子的工况信号并进行分析，以判断转子是否存在故障。转轴为转子的旋转中心，用于支撑转子转动并传递转子转动时的力矩。轮盘的中心与转轴连接，以固定于转轴，并通过螺栓结构与工装连接，以对工装进行支撑。工装为转子的主体，用于缠绕转子的线圈以及固定检测电路。
86.在另一个实施例中，转子的线圈缠绕于工装外部，载波电路固定于工装内壁，工装上设有穿线孔，穿线孔内通有导线，以使线圈与载波电路进行连接。
87.示例性地，转子的线圈缠绕于工装外部，用于在转子转动时切割磁感线以产生电流，载波电路固定于工装内壁，用于获取转子的工况信号。其中，工装结构上设有穿线孔，用于通过导线，以连接线圈以及载波电路。
88.请参阅图4，图4是本发明一实施例的旋转机械的结构示意图。具体的，本实施例中的旋转机械包括转轴1、轮盘2、工装3、隔磁材料4、线圈5、穿线孔6、导线7、加速度传感器8、应变片9、载波电路10、轮盘螺纹孔11、涨套12以及涨套螺纹孔13。其中，转轴1上设置有轮盘2、工装3、应变片9，轮盘2固定于转轴1上，用于支撑工装3并带动工装3旋转，工装3通过螺栓与轮盘2相连接。工装3表面敷设有隔磁材料4，隔磁材料4上缠绕有线圈5，其中隔磁材料4用于屏蔽金属环境带来的电磁干扰，线圈5材料为金属铜，当转子转动时用于实现无线供电。工装结构上设有穿线孔6，穿线孔内通有导线7，用于将线圈5与工装3内壁上的载波电路10相连接。应变片9相互垂直设置于转轴1上，其中一个平行于转轴方向，另一个垂直与转轴方向，通过应变片粘连水剂固定，用于采集转子转动时的应变信号。加速度传感器8固定于转子的轴承座上，用于采集振动信号。
89.请参阅图5，图5是本发明一实施例的工装结构的示意图。具体的，工装3内部沿着
内壁表面设有载波电路10，用于接收应变片9发送的应变信号并发送至计算单元。工装3设有穿线孔6，用于通过导线7并将载波电路10与线圈5进行连接。
90.请参阅图6，图6是本发明一实施例的轮盘结构的示意图。具体的，轮盘2外圈设置有轮盘螺纹孔11，并通过螺栓将工装3与轮盘2进行固定。涨套12与轮盘同轴心，在结构上设置有涨套螺纹孔13，并通过螺栓锁紧轮盘2进行轴向定位。
91.应该明白的是，这里描述的具体实施例只是用来解释这个应用，而不是用来对它进行限定。根据本技术提供的实施例，本领域普通技术人员在不进行创造性劳动的情况下得到的所有其它实施例，均属本技术保护范围。
92.显然，附图只是本技术的一些例子或实施例，对本领域的普通技术人员来说，也可以根据这些附图将本技术适用于其他类似情况，但无需付出创造性劳动。另外，可以理解的是，尽管在此开发过程中所做的工作可能是复杂和漫长的，但是，对于本领域的普通技术人员来说，根据本技术披露的技术内容进行的某些设计、制造或生产等更改仅是常规的技术手段，不应被视为本技术公开的内容不足。
[0093]“实施例”一词在本技术中指的是结合实施例描述的具体特征、结构或特性可以包括在本技术的至少一个实施例中。该短语出现在说明书中的各个位置并不一定意味着相同的实施例，也不意味着与其它实施例相互排斥而具有独立性或可供选择。本领域的普通技术人员能够清楚或隐含地理解的是，本技术中描述的实施例在没有冲突的情况下，可以与其它实施例结合。
[0094]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种转子故障检测系统，应用于旋转机械，其特征在于，所述转子故障检测系统包括无线供电单元、检测电路以及计算单元，其中：所述无线供电单元，用于对所述检测电路进行供电；所述检测电路固定于转子，用于在转子转动时采集转子的工况信号并通过无线方式发送至所述计算单元；所述计算单元，用于根据所述工况信号判断转子是否存在故障。2.根据权利要求1所述的转子故障检测系统，其特征在于，所述检测电路包括线圈、应变片以及载波电路，其中：所述线圈，用于获取无线供电单元的电能，以对所述检测电路进行供电；所述应变片与转子连接，用于在转子转动时采集转子的应变信号并发送至所述载波电路；所述载波电路，用于接收所述应变信号并通过无线方式发送至所述计算单元，以使所述计算单元根据所述应变信号判断转子是否存在故障。3.根据权利要求2所述的转子故障检测系统，其特征在于，所述应变片与转子的转轴连接，用于在转子转动时采集转轴上的第一应变信号，和/或与转子的叶片根部连接，用于在转子转动时采集叶片根部的第二应变信号，所述叶片与转轴连接，用于增加旋转机械的进气量。4.根据权利要求2所述的转子故障检测系统，其特征在于，所述检测电路包括两个应变片，其中一个应变片平行于转轴方向，另一个应变片垂直于转轴方向。5.根据权利要求2所述的转子故障检测系统，其特征在于，所述载波电路为柔性电路，并且沿着转子的工装内壁表面进行设置。6.根据权利要求1所述的转子故障检测系统，其特征在于，所述转子故障检测系统还包括加速度传感器，所述加速度传感器与转子的轴承座连接，其中：所述加速度传感器，用于在转子转动时采集轴承座上的振动信号并发送至所述计算单元；所述计算单元，用于根据所述振动信号判断转子是否存在故障。7.根据权利要求1所述的转子故障检测系统，其特征在于，所述计算单元还用于将所述工况信号输入转子故障检测模型，以判断转子是否存在故障，所述转子故障检测模型包括经训练的卷积神经网络。8.根据权利要求7所述的转子故障检测系统，其特征在于，所述计算单元还用于根据故障样本数据以及对应的故障结果对所述卷积神经网络进行训练，得到所述转子故障检测模型。9.一种旋转机械，其特征在于，所述旋转机械包括转轴、轮盘、工装以及权利要求1-8中任一项所述的转子故障检测系统，其中：所述转轴，用于支撑转子转动并传递力矩；所述轮盘固定于转轴并通过螺栓与所述工装连接，用于固定所述工装；所述工装，用于缠绕线圈以及固定所述检测电路；所述转子故障检测系统，用于在转子转动时采集转子的工况信号并进行分析，以判断转子是否存在故障。
10.根据权利要求9所述的旋转机械，其特征在于，转子的线圈缠绕于所述工装外部，载波电路固定于所述工装内壁，所述工装上设有穿线孔，所述穿线孔内通有导线，以使所述线圈与载波电路进行连接。

技术总结
本申请涉及一种转子故障检测系统以及旋转机械，其中，该转子故障检测系统包括无线供电单元、检测电路以及计算单元，其中：所述无线供电单元，用于对所述检测电路进行供电；所述检测电路固定于转子，用于在转子转动时采集转子的工况信号并通过无线方式发送至所述计算单元；所述计算单元，用于根据所述工况信号判断转子是否存在故障。通过本申请，解决了现有技术中转子故障检测的准确度不高的技术问题，实现了转子的原位监测，提高了转子故障检测的精度。精度。精度。


技术研发人员：尹际雄 罗志强 孙明迁 谢树强 朱海斌 邓炜坤
受保护的技术使用者：钱塘科技创新中心
技术研发日：2021.12.28
技术公布日：2022/3/8