(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111422443.6 (22)申请日 2021.11.26 (71)申请人 江苏科技大学 地址 212100 江苏省镇江市丹徒区长晖路 666号 (72)发明人 李泰　钱贾伟　王乐秋　钱慧敏　 赵黎　曾庆军　许成龙　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 代理人 苏良 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/06(2020.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种齿轮箱轴承性能预测及剩余寿命预测 及寿命延长方法 (57)摘要 本发明公开了一种齿轮箱轴承性能预测及 剩余寿命预测及寿命延长方法， 包括： 通过 Wiener模型得到齿轮箱轴承性能退化趋势量表 达式， 利用样本似然函数求解漂移参数和扩散参 数的极大似然估计值， 回代入性能退化趋势量表 达式实现齿轮箱轴承性能预测； 利用漂移参数和 扩散参数的极大似然估计值， 并通过概率密度函 数预测齿轮箱轴承寿命上限和齿轮箱轴承剩余 寿命； 在风机控制上， 引入转速恢复优化的虚拟 惯量控制方法； 本发明的性能预测方法可避免认 为因素干扰， 预测结果更为准确； 剩余寿命预测 实现简单； 而采用转速恢复优化的虚拟惯量控制 方法， 能够降低风机机械轴系的载荷冲击， 有效 延长风机齿轮箱寿 命。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114036776 A 2022.02.11 CN 114036776 A 1.一种齿轮箱轴承性能预测方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： (1)通过Wiener过程模型得到齿轮箱轴承性能退化趋势量表 达式xt＝D+ μt+σ B(t)， 其中 xt为t时刻性能退化趋势量， D为相对温度量初始值， μ为漂移参数， σ 为扩散参数， B(t)为标 准Wiener过程模型； (2)通过样本似然估计函数， 求 解漂移参数 μ、 扩散参数σ 的极大似然估计值 (3)将极大似然估计值 回代入齿轮箱轴承性能退化趋势量表达式， 实现齿轮箱轴 承性能预测。 2.根据权利要求1所述的齿轮箱轴承性能预测方法， 其特征在于： 相对温度量Dn＝Cn/ Rn， 其中Cn表示tn时刻的前轴温度， Rn表示tn时刻的前轴转速； 对tm时刻相邻数据取平均， 得 到tm时刻轴承温度趋势量xm， 沿时间序列tm<tn； 通过轴承温度趋势量xm得到相对温度量初始 值D。 3.根据权利要求1所述的齿轮箱轴承性能预测方法， 其特征在于： 样本似然估计函数L ( μ, σ )＝f(x1)f(x2)...f(xn)， 其中f(xn)表示在tn时刻轴承温度趋势量xn的概率密度函数， 通过对样本似然估计函数L( μ, σ )求偏微分， 求 解出极大似然估计值 4.一种齿轮箱轴承剩余寿命预测方法， 其特征在于： 将权利要求1至3中任一项所述的 齿轮箱轴承性能预测方法中的极大似 然估计值 代入齿轮箱轴承 寿命概率密度函数中， 设置轴承故障阀值Γ， 得到齿轮箱轴承寿命上限TL和齿轮箱轴承剩余寿命TRUL。 5.根据权利要求4所述的齿轮箱轴承剩余寿命预测方法， 其特征在于： 齿轮箱轴 承寿命 概率密度函 数为： 将达到最大概率密度fmax(TL)时， 对应的时间 TL作为齿轮箱轴承寿命上限； 齿轮箱轴承剩余寿命TRUL＝TL‑τ， τ 为当前运行时间。 6.根据权利要求4或5所述的齿轮箱轴承剩余寿命预测方法， 其特征在于： 风机日常运 行监测周期内数据量N满足： 其中σΔx表示标准差， ε表示数据偏离量， α 表示显著 性水平。 7.根据权利要求6所述的齿轮箱轴承剩余寿命预测方法， 其特征在于： 通过齿轮箱轴 承 寿命概率密度函数得到每个监测周期的寿命上限 通过相对误差公式预测结果的精确 度， 相对误差公式 其中TRUL(k)表示第k个监测周期预测使用寿命， Trl (k)表示第k个监测周期真实使用寿命， TL(k)表示第k个监测周期预测齿轮箱轴承寿命上限， τ(k)表示第k个监测周期当前运行时间。 8.一种齿轮箱轴承寿命延长方法， 其特征在于： 引入转速恢复优化的虚拟惯量控制方 法， 虚拟惯量控制方程： 其中Pref_in是惯量支撑功率， 是惯量 响应前t0时刻功率 值， kp是频率偏差系数， Δf是 频率偏差， kd是微分比例系数； 恢复期间功率参考方程： 其中Pref_re是恢复期间有功功率 参考值， 是惯量响应结束前t1时刻有功， Prec是转速恢复阶段目标功率值， p为调节系数， t 为时间， 恢复起始时刻t＝0 。 9.根据权利要求8所述的齿轮箱轴承寿命延长方法， 其特征在于： 调节系数权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114036776 A 2其中ωn是转速额定值， ε为误差率， H是等效惯量时间常数， ωr是发电 机转速， ωmin是转速最小值， Pn是额定功率。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114036776 A 3