电磁轴承的故障诊断方法及其装置与流程

1.本技术涉及核电厂领域、工业自动化控制领域，尤其涉及一种电磁轴承的故障诊断方法及其装置。


背景技术：

2.电磁轴承是依靠电磁力实现支承的新型高端轴承，具有与转子无接触、无需润滑、可实现主动控制等特点，使得电磁轴承有广阔的应用前景。相关技术中，在高温气冷堆核电厂中，驱动一回路氦气循环的主氦风机就采用了电磁轴承作为支承设备，避免了使用润滑油，保证了循环介质氦气的纯净。但在运行过程中，电磁轴承的转子除了能绕轴心旋转以外其余5个自由度都必须受到限制，因此，对于转子5个自由度的测量以确定电磁轴承的工作状态，是亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本技术的一个目的在于提出一种电磁轴承的故障诊断方法，通过针对电机轴承上的转子的每个预设自由度，基于该预设自由度上对应的多个位移传感器，将转子的位置信号转化为电压信号，其中，预设自由度包括x、y、z三个坐标轴方向的移动自由度，和除转子当前所在坐标轴之外的另外两个坐标轴的旋转自由度；对电压信号进行处理，获取每个位移传感器对应的位移数据；针对任一预设自由度，对同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的位移数据进行对比处理，以获取该预设自由度对应的多个位移传感器各自的工作状态；根据每个预设自由度对应的多个位移传感器的工作状态，确定电磁轴承的工作状态，其中，电磁轴承的工作状态用于表征电磁轴承是否发生故障。
5.本技术的第二个目的在于提出一种电磁轴承的故障诊断装置。
6.本技术的第三个目的在于提出一种电子设备。
7.本技术的第四个目的在于提出一种非瞬时计算机可读存储介质。
8.本技术的第五个目的在于提出一种计算机程序产品。
9.为达上述目的，本技术第一方面实施例提出了一种电磁轴承的故障诊断方法，包括：针对电机轴承上的转子的每个预设自由度，基于该预设自由度上对应的多个位移传感器，将转子的位置信号转化为电压信号，其中，预设自由度包括x、y、z三个坐标轴方向的移动自由度，和除转子当前所在坐标轴之外的另外两个坐标轴的旋转自由度；对电压信号进行处理，获取每个位移传感器对应的位移数据；针对任一预设自由度，对同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的位移数据进行对比处理，以获取该预设自由度对应的多个位移传感器各自的工作状态；根据每个预设自由度对应的多个位移传感器的工作状态，确定电磁轴承的工作状态，其中，电磁轴承的工作状态用于表征电磁轴承是否发生故障。
10.根据本技术的一个实施例，针对任一预设自由度，对同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的位移数据进行对比处理，以获取该预设自由度对应的多个位移传感
器各自的工作状态，包括：针对任一预设自由度，将同一时刻下该预设自由度对应的每个位移传感器的位移数据与该预设自由度对应的其他位移传感器的位移数据进行对比；根据对比结果获取该预设自由度对应的每个位移传感器各自的工作状态，工作状态包括正常工作状态、劣化工作状态和故障工作状态。
11.根据本技术的一个实施例，根据对比结果获取该预设自由度对应的每个位移传感器各自的工作状态，包括：针对同一时刻下该预设自由度对应的任一位移传感器，获取该位移传感器对应的位移数据分别与该预设自由度对应的其他位移传感器对应的位移数据的差值；响应于差值均小于或等于第一预设值，确定该位移传感器处于正常工作状态；响应于差值均大于第一预设值并且差值均小于第二预设值，确定该位移传感器处于劣化工作状态；响应于存在任一差值大于或等于第二预设值，确定该位移传感器处于故障工作状态。
12.根据本技术的一个实施例，根据每个预设自由度对应的多个位移传感器的工作状态，确定电磁轴承的工作状态，包括：按照时间顺序，根据在每个时刻上位移传感器的工作状态，获取每个位移传感器对应的状态序列，并定义正常工作状态的优先级高于劣化工作状态，以及定义劣化工作状态的优先级高于故障工作状态；针对任一预设自由度，根据状态序列获取同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的工作状态中的最高优先级工作状态；获取所有预设自由度各自对应的最高优先级工作状态之中的最低优先级工作状态，并将最低优先级工作状态作为电磁轴承的工作状态。
13.根据本技术的一个实施例，电磁轴承的故障诊断方法还包括：根据状态序列对电磁轴承的工作状态进行实时更新。
14.根据本技术的一个实施例，对电压信号进行处理，获取每个位移传感器对应的位移数据，包括：对电压信号进行滤波放大，获取滤波放大之后的模拟信号；对模拟信号进行模数转换，获取模数转换之后获得的数字信号；根据数字信号与位移数据之间的函数关系，获取每个位移传感器对应的数字信号相应的位移数据。
15.为达上述目的，本技术第二方面实施例提出了一种电磁轴承的故障诊断装置，包括：采集模块，用于针对电机轴承上的转子的每个预设自由度，基于该预设自由度上对应的多个位移传感器，将转子的位置信号转化为电压信号，其中，预设自由度包括x、y、z三个坐标轴方向的移动自由度，和除转子当前所在坐标轴之外的另外两个坐标轴的旋转自由度；处理模块，用于对电压信号进行处理，获取每个位移传感器对应的位移数据；对比模块，用于针对任一预设自由度，对同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的位移数据进行对比处理，以获取该预设自由度对应的多个位移传感器各自的工作状态；确定模块，用于根据每个预设自由度对应的多个位移传感器的工作状态，确定电磁轴承的工作状态，其中，电磁轴承的工作状态用于表征电磁轴承是否发生故障。
16.根据本技术的一个实施例，对比模块，还用于：针对任一预设自由度，将同一时刻下该预设自由度对应的每个位移传感器的位移数据与该预设自由度对应的其他位移传感器的位移数据进行对比；根据对比结果获取该预设自由度对应的每个位移传感器各自的工作状态，工作状态包括正常工作状态、劣化工作状态和故障工作状态。
17.根据本技术的一个实施例，对比模块，还用于：针对同一时刻下该预设自由度对应的任一位移传感器，获取该位移传感器对应的位移数据分别与该预设自由度对应的其他位移传感器对应的位移数据的差值；响应于差值均小于或等于第一预设值，确定该位移传感
器处于正常工作状态；响应于差值均大于第一预设值并且差值均小于第二预设值，确定该位移传感器处于劣化工作状态；响应于存在任一差值大于或等于第二预设值，确定该位移传感器处于故障工作状态。
18.根据本技术的一个实施例，确定模块，还用于：按照时间顺序，根据在每个时刻上位移传感器的工作状态，获取每个位移传感器对应的状态序列，并定义正常工作状态的优先级高于劣化工作状态，以及定义劣化工作状态的优先级高于故障工作状态；针对任一预设自由度，根据状态序列获取同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的工作状态中的最高优先级工作状态；获取所有预设自由度各自对应的最高优先级工作状态之中的最低优先级工作状态，并将最低优先级工作状态作为电磁轴承的工作状态。
19.根据本技术的一个实施例，确定模块，还用于：根据状态序列对电磁轴承的工作状态进行实时更新。
20.根据本技术的一个实施例，处理模块，还用于：对电压信号进行滤波放大，获取滤波放大之后的模拟信号；对模拟信号进行模数转换，获取模数转换之后获得的数字信号；根据数字信号与位移数据之间的函数关系，获取每个位移传感器对应的数字信号相应的位移数据。
21.为达上述目的，本技术第三方面实施例提出了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以实现如本技术第一方面实施例所述的电磁轴承的故障诊断方法。
22.为达上述目的，本技术第四方面实施例提出了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于实现如本技术第一方面实施例所述的电磁轴承的故障诊断方法。
23.为达上述目的，本技术第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现如本技术第一方面实施例所述的电磁轴承的故障诊断方法。
24.本技术至少实现以下有益效果：本技术根据位移传感器的输出电压与该位移传感器与转子的间隙值成正比的特性，在每个预设自由度上设置互为冗余的多个传感器以进行电磁轴承的工作状态的判断，在电磁轴承的转子位置故障的时候，可有效的诊断电磁轴承转子位置故障，提高电磁轴承系统运行的可靠性，提前预防更加重大的故障的发生。
附图说明
25.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
26.图1是本技术一个实施例示出的一种电磁轴承的故障诊断方法的示例性实施方式的示意图。
27.图2是本技术一个实施例示出的一种主氦风机电磁轴承部分结构示意图。
28.图3是本技术一个实施例示出的一种位移传感器与转子的相对位置的示意图。
29.图4是本技术一个实施例示出的一种电磁轴承的故障诊断方法的示例性实施方式的示意图。
30.图5是本技术一个实施例示出的一种电磁轴承的故障诊断方法的示例性实施方式的流程图。
31.图6是本技术一个实施例示出的一种电磁轴承的故障诊断装置的示意图。
32.图7是本技术一个实施例示出的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
33.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
34.图1是本技术示出的一种电磁轴承的故障诊断方法的示例性实施方式的示意图，如图1所示，该电磁轴承的故障诊断方法，包括以下步骤：
35.s101，针对电机轴承上的转子的每个预设自由度，基于该预设自由度上对应的多个位移传感器，将转子的位置信号转化为电压信号，其中，预设自由度包括x、y、z三个坐标轴方向的移动自由度，和除转子当前所在坐标轴之外的另外两个坐标轴的旋转自由度。
36.电磁轴承上安装的位移传感器和转子间的最大间隙一般限定在1mm以内，位移传感器工作在线性区，即位移传感器的输出电压和位移传感器与转子间的间隙成正比。但随着时间的推移，位移传感器可能出现时漂、温漂、零漂等状况，位移传感器也可能出现损坏从而不能工作的状况。电磁轴承的工作状况与位移传感器故障特性密切相关，位移传感器故障会影响到转子的运行特性。如：当位移传感器出现参数漂移时只能近似检测出转子的实际位置，检测结果与实际情况有一定误差，这时电磁轴承基本能正常工作，转子能以比较高的速度旋转但不能达到正常时的最高转速，且振动和噪声都有所增大。
37.本技术中，基于位移传感器对于转子5个预设自由度测量以确定电磁轴承转子的工作状态。本技术中，5个预设自由度分别为x、y、z三个坐标轴方向的移动自由度，和x、y、z三个坐标轴中除转子当前所在坐标轴之外的另外两个坐标轴的旋转自由度。5个预设自由度中，每个预设自由度都对应多个位移传感器(为了实现差动控制并保证整个电磁轴承系统的可靠性，一般情况下每个预设自由度对应设置2个或者3个互为冗余的位移传感器)，针对电机轴承上的转子的每个预设自由度，由于位移传感器的输出电压和位移传感器与转子间的间隙成正比，本技术中，基于该预设自由度上对应的多个位移传感器，将转子的位置信号转化为电压信号。
38.可选的，位移传感器可选用电涡流式位移传感器。
39.图2是本技术示出的一种主氦风机电磁轴承部分结构示意图，如图2所示，位移传感器1为z轴上对应的其中一个位移传感器，位移传感器2和位移传感器3为y轴上对应的其中两个位移传感器。需要明白的是，图2示出的位移传感器1、位移传感器2和位移传感器3仅为部分位移传感器，并非全部位移传感器，仅为进行示意。
40.图3是本技术示出的一种位移传感器与转子的相对位置的示意图，如图3所示，r2+和r2-表示的是x坐标轴方向，r1+和r1-表示的是y坐标轴方向，r2+、r2-、r1+和r1-各自对应示出一个位移传感器，中间灰色圆圈表示转子，转自周围的黑色圆环表示转子的允许工作范围，允许工作范围与每个位移传感器之间的距离为间隙距离。需要明白的是，图3示出的4个位移传感器仅为部分位移传感器，并非全部位移传感器，仅为进行示意。
41.s102，对电压信号进行处理，获取每个位移传感器对应的位移数据。
42.由于上述位移传感器采集的电压信号中包括电磁干扰与高频噪声，为了保证采样数据的质量，需要对位移传感器采集的电压信号做低通滤波处理，并对弱电流信号进行放大，以获得滤波放大之后的模拟信号。然后基于a/d转换，将滤波放大之后的模拟信号转换成数字信号。由于位移传感器的输出电压和位移传感器与转子间的间隙成正比，本技术中，可预先设置数字信号与位移数据的函数关系式，或者预先设置数字信号与位移数据映射关系表，以使得能够基于每个位移传感器对应的数字信号，获得每个位移传感器对应的位移数据。
43.s103，针对任一预设自由度，对同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的位移数据进行对比处理，以获取该预设自由度对应的多个位移传感器各自的工作状态。
44.由于每个预设自由度都对应多个位移传感器，也即每个预设自由度下可对应多个位移数据，本技术中，首先可通过控制器对单个位移传感器进行自检，若检测到任一位移传感器短路、断路或超量程等情况，则认为该位移传感器故障。若针对任一预设自由度对应的多个位移传感器，自检检测出其中只有1个位移传感器故障，则根据该预设自由度下其他未自检出故障的位移传感器同一时刻下的位移数据确定其他未自检出故障的位移传感器各自的工作状态；若针对任一预设自由度对应的多个位移传感器，未检测出其中存在位移传感器故障，则针对任一预设自由度，对同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的位移数据进行对比处理，根据对比结果获取该预设自由度对应的多个位移传感器各自的工作状态。其中，工作状态包括正常工作状态、劣化工作状态和故障工作状态
45.s104，根据每个预设自由度对应的多个位移传感器的工作状态，确定电磁轴承的工作状态，其中，电磁轴承的工作状态用于表征电磁轴承是否发生故障。
46.定义正常工作状态的优先级高于劣化工作状态，以及定义劣化工作状态的优先级高于故障工作状态。针对任一预设自由度，根据状态序列获取同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的工作状态中的最高优先级工作状态。获取同一时刻下所有预设自由度各自对应的最高优先级工作状态之中的最低优先级工作状态，并将最低优先级工作状态作为该时刻下电磁轴承的工作状态。
47.本技术实施例提出了一种电磁轴承的故障诊断方法，通过针对电机轴承上的转子的每个预设自由度，基于该预设自由度上对应的多个位移传感器，将转子的位置信号转化为电压信号，其中，预设自由度包括x、y、z三个坐标轴方向的移动自由度，和除转子当前所在坐标轴之外的另外两个坐标轴的旋转自由度；对电压信号进行处理，获取每个位移传感器对应的位移数据；针对任一预设自由度，对同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的位移数据进行对比处理，以获取该预设自由度对应的多个位移传感器各自的工作状态；根据每个预设自由度对应的多个位移传感器的工作状态，确定电磁轴承的工作状态，其中，电磁轴承的工作状态用于表征电磁轴承是否发生故障。本技术根据位移传感器的输出电压与该位移传感器与转子的间隙值成正比的特性，在每个预设自由度上设置互为冗余的多个传感器以进行电磁轴承的工作状态的判断，在电磁轴承的转子位置故障的时候，可有效的诊断电磁轴承转子位置故障，提高电磁轴承系统运行的可靠性，提前预防更加重大的故障的发生。
48.图4是本技术示出的一种电磁轴承的故障诊断方法的示例性实施方式的示意图，
如图4所示，该电磁轴承的故障诊断方法，包括以下步骤：
49.s401，针对电机轴承上的转子的每个预设自由度，基于该预设自由度上对应的多个位移传感器，将转子的位置信号转化为电压信号，其中，预设自由度包括x、y、z三个坐标轴方向的移动自由度，和除转子当前所在坐标轴之外的另外两个坐标轴的旋转自由度。
50.关于步骤s401的具体实现方式，可参照上述实施例中相关部分的具体介绍，在此不再进行赘述。
51.s402，对电压信号进行处理，获取每个位移传感器对应的位移数据。
52.由于上述位移传感器采集的电压信号中包括电磁干扰与高频噪声，为了保证采样数据的质量，需要对位移传感器采集的电压信号做低通滤波处理，并对弱电流信号进行放大，以获得滤波放大之后的模拟信号。然后基于a/d转换，将滤波放大之后的模拟信号转换成数字信号。由于位移传感器的输出电压和位移传感器与转子间的间隙成正比，本技术中，可预先设置数字信号与位移数据的函数关系式，或者预先设置数字信号与位移数据映射关系表，以使得能够基于每个位移传感器对应的数字信号，获得每个位移传感器对应的位移数据。
53.s403，针对任一预设自由度，将同一时刻下该预设自由度对应的每个位移传感器的位移数据与该预设自由度对应的其他位移传感器的位移数据进行对比。
54.针对任一预设自由度，将同一时刻下该预设自由度对应的每个位移传感器的位移数据与该预设自由度对应的其他位移传感器的位移数据进行对比。
55.示例性的，若自由度a对应3个位移传感器，分别为位移传感器a1、位移传感器a2和位移传感器a3，在对同一时刻下该预设自由度对应的位移传感器a1、位移传感器a2和位移传感器a3的位移数据进行对比处理时，可针对同一时刻下该预设自由度对应的任一位移传感器，获取该位移传感器对应的位移数据分别与该预设自由度对应的其他位移传感器对应的位移数据的差值。
56.s404，根据对比结果获取该预设自由度对应的每个位移传感器各自的工作状态，工作状态包括正常工作状态、劣化工作状态和故障工作状态。
57.根据差值获取该预设自由度对应的每个位移传感器各自的工作状态，若差值均小于或等于第一预设值ε1，确定该位移传感器处于正常工作状态；若差值均大于第一预设值ε1并且差值均小于第二预设值ε2，确定该位移传感器处于劣化工作状态；若存在任一差值大于或等于第二预设值ε2，确定该位移传感器处于故障工作状态。示例性的，位移传感器a1、位移传感器a2和位移传感器a3可能都处于正常工作状态，也可能位移传感器a1和位移传感器a2处于正常工作状态而位移传感器a3处于劣化工作状态。
58.s405，按照时间顺序，根据在每个时刻上位移传感器的工作状态，获取每个位移传感器对应的状态序列，并定义正常工作状态的优先级高于劣化工作状态，以及定义劣化工作状态的优先级高于故障工作状态。
59.按照时间顺序，根据在每个时刻上位移传感器的工作状态，获取每个位移传感器对应的状态序列，并定义正常工作状态的优先级高于劣化工作状态，以及定义劣化工作状态的优先级高于故障工作状态。其中，为了方便表述，位移传感器的正常工作状态用good的首字母g来表示、劣化工作状态用degraded的首字母d来表示、故障工作状态用bad的首字母b来表示，相应的，电磁轴承的工作状况相应地也分为同样三类。
60.其中，每个位移传感器对应一个状态序列，状态系列中包括该位移传感器在每个时刻上的工作状态，示例性的，位移传感器1的状态序列可表示为[g、g、g、g、d、d
……
]。
[0061]
s406，针对任一预设自由度，根据状态序列获取同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的工作状态中的最高优先级工作状态。
[0062]
示例性的，若5个预设自由度分别表示为预设自由度a、预设自由度b、预设自由度c、预设自由度d和预设自由度e，每个预设自由度对应3个位移传感器，其中，预设自由度a对应3个位移传感器同一时刻下的工作状态分别表示为a1、a2和a3，预设自由度b对应3个位移传感器该时刻下的工作状态分别表示为b1、b2和b3，预设自由度c对应3个位移传感器该时刻下的工作状态分别表示为c1、c2和c3，预设自由度d对应3个位移传感器该时刻下的工作状态分别表示为d1、d2和d3，预设自由度e对应3个位移传感器该时刻下的工作状态分别表示为e1、e2和e3。
[0063]
定义逻辑变量运算关系m+n＝max{m，n}，则预设自由度a对应的多个位移传感器的工作状态中的最高优先级工作状态为a1+a2+a3的最终结果，预设自由度b对应的多个位移传感器的工作状态中的最高优先级工作状态为b1+b2+b3的最终结果，预设自由度c对应的多个位移传感器的工作状态中的最高优先级工作状态为c1+c2+c3的最终结果，预设自由度d对应的多个位移传感器的工作状态中的最高优先级工作状态为d1+d2+d3的最终结果，预设自由度e对应的多个位移传感器的工作状态中的最高优先级工作状态为e1+e2+e3的最终结果。
[0064]
即5个预设自由度，可分别获取同一时刻下各自对应的最高优先级工作状态。
[0065]
s407，获取所有预设自由度各自对应的最高优先级工作状态之中的最低优先级工作状态，并将最低优先级工作状态作为电磁轴承的工作状态。
[0066]
定义逻辑变量运算关系m*n＝min{m，n}，上述分别获取了5个预设自由度同一时刻下对应的多个位移传感器的工作状态中的最高优先级工作状态，获取所有预设自由度该时刻下各自对应的最高优先级工作状态之中的最低优先级工作状态，并将最低优先级工作状态作为该时刻下电磁轴承的工作状态。将电磁轴承的工作状态用s表示，则s＝(a1+a2+a3)*(b1+b2+b3)*(c1+c2+c3)*(d1+d2+d3)*(e1+e2+e3)。
[0067]
示例性的，若某时刻下5个预设自由度对应的各自对应的最高优先级工作状态分别为g、g、g、g、d，则取g、g、g、g、d之中的最低优先级工作状态d作为电磁轴承该时刻下的工作状态，即该时刻下电磁轴承的工作状态为劣化工作状态。
[0068]
进一步的，由于状态序列在随着时间不断更新，则根据状态序列对电磁轴承的工作状态进行实时更新。
[0069]
本技术实施例根据位移传感器的输出电压与该位移传感器与转子的间隙值成正比的特性，在每个预设自由度上设置互为冗余的多个传感器以进行电磁轴承的工作状态的判断，在电磁轴承的转子位置故障的时候，可有效的诊断电磁轴承转子位置故障，提高电磁轴承系统运行的可靠性，提前预防更加重大的故障的发生。
[0070]
图5是本技术示出的一种电磁轴承的故障诊断方法的示例性实施方式的流程图，如图5所示，该电磁轴承的故障诊断方法，包括以下步骤：
[0071]
s501，针对电机轴承上的转子的每个预设自由度，基于该预设自由度上对应的多个位移传感器，将转子的位置信号转化为电压信号，其中，预设自由度包括x、y、z三个坐标
轴方向的移动自由度，和除转子当前所在坐标轴之外的另外两个坐标轴的旋转自由度。
[0072]
关于步骤s501的具体实现方式，可参照上述实施例中相关部分的具体介绍，在此不再进行赘述。
[0073]
s502，对电压信号进行滤波放大，获取滤波放大之后的模拟信号。
[0074]
s503，对模拟信号进行模数转换，获取模数转换之后获得的数字信号。
[0075]
s504，根据数字信号与位移数据之间的函数关系，获取每个位移传感器对应的数字信号相应的位移数据。
[0076]
关于步骤s502～s504的具体实现方式，可参照上述实施例中相关部分的具体介绍，在此不再进行赘述。
[0077]
s505，针对任一预设自由度，将同一时刻下该预设自由度对应的每个位移传感器的位移数据与该预设自由度对应的其他位移传感器的位移数据进行对比。
[0078]
s506，针对同一时刻下该预设自由度对应的任一位移传感器，获取该位移传感器对应的位移数据分别与该预设自由度对应的其他位移传感器对应的位移数据的差值。
[0079]
s507，响应于差值均小于或等于第一预设值，确定该位移传感器处于正常工作状态。
[0080]
s508，响应于差值均大于第一预设值并且差值均小于第二预设值，确定该位移传感器处于劣化工作状态。
[0081]
s509，响应于存在任一差值大于或等于第二预设值，确定该位移传感器处于故障工作状态。
[0082]
关于步骤s505～s509的具体实现方式，可参照上述实施例中相关部分的具体介绍，在此不再进行赘述。
[0083]
s510，按照时间顺序，根据在每个时刻上位移传感器的工作状态，获取每个位移传感器对应的状态序列，并定义正常工作状态的优先级高于劣化工作状态，以及定义劣化工作状态的优先级高于故障工作状态。
[0084]
s511，针对任一预设自由度，根据状态序列获取同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的工作状态中的最高优先级工作状态。
[0085]
s512，获取所有预设自由度各自对应的最高优先级工作状态之中的最低优先级工作状态，并将最低优先级工作状态作为电磁轴承的工作状态。
[0086]
关于步骤s510～s512的具体实现方式，可参照上述实施例中相关部分的具体介绍，在此不再进行赘述。
[0087]
本技术根据位移传感器的输出电压与该位移传感器与转子的间隙值成正比的特性，在每个预设自由度上设置互为冗余的多个传感器以进行电磁轴承的工作状态的判断，在电磁轴承的转子位置故障的时候，可有效的诊断电磁轴承转子位置故障，提高电磁轴承系统运行的可靠性，提前预防更加重大的故障的发生。
[0088]
图6是本技术示出的一种电磁轴承的故障诊断装置的示意图，如图6所示，该电磁轴承的故障诊断装置600，包括采集模块601、处理模块602、对比模块603和确定模块604，其中：
[0089]
采集模块601，用于针对电机轴承上的转子的每个预设自由度，基于该预设自由度上对应的多个位移传感器，将转子的位置信号转化为电压信号，其中，预设自由度包括x、y、
z三个坐标轴方向的移动自由度，和除转子当前所在坐标轴之外的另外两个坐标轴的旋转自由度。
[0090]
处理模块602，用于对电压信号进行处理，获取每个位移传感器对应的位移数据。
[0091]
对比模块603，用于针对任一预设自由度，对同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的位移数据进行对比处理，以获取该预设自由度对应的多个位移传感器各自的工作状态。
[0092]
确定模块604，用于根据每个预设自由度对应的多个位移传感器的工作状态，确定电磁轴承的工作状态，其中，电磁轴承的工作状态用于表征电磁轴承是否发生故障。
[0093]
本装置根据位移传感器的输出电压与该位移传感器与转子的间隙值成正比的特性，在每个预设自由度上设置互为冗余的多个传感器以进行电磁轴承的工作状态的判断，在电磁轴承的转子位置故障的时候，可有效的诊断电磁轴承转子位置故障，提高电磁轴承系统运行的可靠性，提前预防更加重大的故障的发生。
[0094]
根据本技术的一个实施例，对比模块603，还用于：针对任一预设自由度，将同一时刻下该预设自由度对应的每个位移传感器的位移数据与该预设自由度对应的其他位移传感器的位移数据进行对比；根据对比结果获取该预设自由度对应的每个位移传感器各自的工作状态，工作状态包括正常工作状态、劣化工作状态和故障工作状态。
[0095]
根据本技术的一个实施例，对比模块603，还用于：针对同一时刻下该预设自由度对应的任一位移传感器，获取该位移传感器对应的位移数据分别与该预设自由度对应的其他位移传感器对应的位移数据的差值；响应于差值均小于或等于第一预设值，确定该位移传感器处于正常工作状态；响应于差值均大于第一预设值并且差值均小于第二预设值，确定该位移传感器处于劣化工作状态；响应于存在任一差值大于或等于第二预设值，确定该位移传感器处于故障工作状态。
[0096]
根据本技术的一个实施例，确定模块604，还用于：按照时间顺序，根据在每个时刻上位移传感器的工作状态，获取每个位移传感器对应的状态序列，并定义正常工作状态的优先级高于劣化工作状态，以及定义劣化工作状态的优先级高于故障工作状态；针对任一预设自由度，根据状态序列获取同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的工作状态中的最高优先级工作状态；获取所有预设自由度各自对应的最高优先级工作状态之中的最低优先级工作状态，并将最低优先级工作状态作为电磁轴承的工作状态。
[0097]
根据本技术的一个实施例，确定模块604，还用于：根据状态序列对电磁轴承的工作状态进行实时更新。
[0098]
根据本技术的一个实施例，处理模块602，还用于：对电压信号进行滤波放大，获取滤波放大之后的模拟信号；对模拟信号进行模数转换，获取模数转换之后获得的数字信号；根据数字信号与位移数据之间的函数关系，获取每个位移传感器对应的数字信号相应的位移数据。
[0099]
为了实现上述实施例，本技术实施例还提出一种电子设备700，如图7所示，该电子设备700包括：处理器701和处理器通信连接的存储器702，存储器702存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器701执行，以实现如上述实施例所示的电磁轴承的故障诊断方法。
[0100]
为了实现上述实施例，本技术实施例还提出一种存储有计算机指令的非瞬时计算
机可读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机实现如上述实施例所示的电磁轴承的故障诊断方法。
[0101]
为了实现上述实施例，本技术实施例还提出一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现如上述实施例所示的电磁轴承的故障诊断方法。
[0102]
在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0103]
在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0104]
尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种电磁轴承的故障诊断方法，其特征在于，包括：针对电机轴承上的转子的每个预设自由度，基于该预设自由度上对应的多个位移传感器，将所述转子的位置信号转化为电压信号，其中，所述预设自由度包括x、y、z三个坐标轴方向的移动自由度，和除所述转子当前所在坐标轴之外的另外两个坐标轴的旋转自由度；对所述电压信号进行处理，获取每个所述位移传感器对应的位移数据；针对任一所述预设自由度，对同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的所述位移数据进行对比处理，以获取该预设自由度对应的所述多个位移传感器各自的工作状态；根据每个所述预设自由度对应的所述多个位移传感器的工作状态，确定所述电磁轴承的工作状态，其中，所述电磁轴承的工作状态用于表征所述电磁轴承是否发生故障。2.根据权利要求1所述的电磁轴承的故障诊断方法，其特征在于，所述针对任一所述预设自由度，对同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的所述位移数据进行对比处理，以获取该预设自由度对应的所述多个位移传感器各自的工作状态，包括：针对任一所述预设自由度，将同一时刻下该预设自由度对应的每个位移传感器的所述位移数据与该预设自由度对应的其他位移传感器的所述位移数据进行对比；根据对比结果获取该预设自由度对应的每个位移传感器各自的工作状态，所述工作状态包括正常工作状态、劣化工作状态和故障工作状态。3.根据权利要求2所述的电磁轴承的故障诊断方法，其特征在于，所述根据对比结果获取该预设自由度对应的每个位移传感器各自的工作状态，包括：针对同一时刻下该预设自由度对应的任一位移传感器，获取该位移传感器对应的位移数据分别与该预设自由度对应的其他位移传感器对应的位移数据的差值；响应于所述差值均小于或等于第一预设值，确定该位移传感器处于正常工作状态；响应于所述差值均大于所述第一预设值并且所述差值均小于第二预设值，确定该位移传感器处于劣化工作状态；响应于存在任一所述差值大于或等于所述第二预设值，确定该位移传感器处于故障工作状态。4.根据权利要求3所述的电磁轴承的故障诊断方法，其特征在于，所述根据每个所述预设自由度对应的所述多个位移传感器的工作状态，确定所述电磁轴承的工作状态，包括：按照时间顺序，根据在每个时刻上所述位移传感器的工作状态，获取每个位移传感器对应的状态序列，并定义正常工作状态的优先级高于劣化工作状态，以及定义劣化工作状态的优先级高于故障工作状态；针对任一所述预设自由度，根据所述状态序列获取同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的工作状态中的最高优先级工作状态；获取该时刻下所有所述预设自由度各自对应的最高优先级工作状态之中的最低优先级工作状态，并将所述最低优先级工作状态作为该时刻下所述电磁轴承的工作状态。5.根据权利要求4所述的电磁轴承的故障诊断方法，其特征在于，所述方法，还包括：根据所述状态序列对所述电磁轴承的工作状态进行实时更新。6.根据权利要求1-5中任一项所述的电磁轴承的故障诊断方法，其特征在于，所述对所述电压信号进行处理，获取每个所述位移传感器对应的位移数据，包括：
对所述电压信号进行滤波放大，获取滤波放大之后的模拟信号；对所述模拟信号进行模数转换，获取模数转换之后获得的数字信号；根据数字信号与位移数据之间的函数关系，获取每个所述位移传感器对应的所述数字信号相应的所述位移数据。7.一种电磁轴承的故障诊断装置，其特征在于，包括：采集模块，用于针对电机轴承上的转子的每个预设自由度，基于该预设自由度上对应的多个位移传感器，将所述转子的位置信号转化为电压信号，其中，所述预设自由度包括x、y、z三个坐标轴方向的移动自由度，和除所述转子当前所在坐标轴之外的另外两个坐标轴的旋转自由度；处理模块，用于对所述电压信号进行处理，获取每个所述位移传感器对应的位移数据；对比模块，用于针对任一所述预设自由度，对同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的所述位移数据进行对比处理，以获取该预设自由度对应的所述多个位移传感器各自的工作状态；确定模块，用于根据每个所述预设自由度对应的所述多个位移传感器的工作状态，确定所述电磁轴承的工作状态，其中，所述电磁轴承的工作状态用于表征所述电磁轴承是否发生故障。8.一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-6中任一项所述的方法。9.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-6中任一项所述的方法。10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据权利要求1-6中任一项所述的方法。

技术总结
本申请提出了一种电磁轴承的故障诊断方法及其装置，涉及核电厂领域、工业自动化控制领域，通过针对电机轴承上的转子的每个预设自由度，基于该预设自由度上对应的多个位移传感器将转子的位置信号转化为电压信号；对电压信号进行处理，获取每个位移传感器对应的位移数据；针对任一预设自由度，对同一时刻下该预设自由度对应的多个位移传感器的位移数据进行对比处理以获取该预设自由度对应的多个位移传感器各自的工作状态；根据每个预设自由度对应的多个位移传感器的工作状态确定电磁轴承的工作状态，其中，电磁轴承的工作状态用于表征电磁轴承是否发生故障。本申请可有效的诊断电磁轴承转子位置故障，提高电磁轴承系统运行的可靠性。的可靠性。的可靠性。


技术研发人员：周振德 孙惠敏 汪景新 周勤 张振鲁 许杰 王翥 孟剑 肖三平 王晨
受保护的技术使用者：华能集团技术创新中心有限公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/7/25