權利要求書： 1.一種回轉窯故障檢測方法，其特征在于，所述方法包括：根據(jù)回轉窯的物理場參數(shù)構建所述回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，并根據(jù)所述有限元模型計算回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率；

獲取所述回轉窯多個不同位置的測量頻率，根據(jù)所述測量頻率和所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，計算得到下游位置特征頻率；其中，回轉窯多個不同位置包括上游位置和下游位置；

根據(jù)所述下游位置特征頻率進行無量綱時域指標峭度分析，獲得所述下游位置的無量綱時域指標峭度值；

在所述無量綱時域指標峭度值大于或等于預設值時，則判斷所述回轉窯存在故障。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)回轉窯的物理場參數(shù)構建所述回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，并根據(jù)所述有限元模型計算回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，包括：

根據(jù)回轉窯的結構參數(shù)、鼓風機運轉的額定功率、設計壓差和回轉窯運轉時的工藝參數(shù)，構建所述回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，獲得所述回轉窯內(nèi)部壓強場隨時間的脈沖變化；

根據(jù)所述內(nèi)部壓強場隨時間的脈沖變化，計算所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率。

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取所述回轉窯多個不同位置的測量頻率，根據(jù)所述測量頻率和所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，計算得到下游位置特征頻率，包括：

獲取所述回轉窯多個上游位置的測量頻率和下游位置的測量頻率；

在所述下游位置的測量頻率中濾除所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率、所述上游位置測量頻率，得到下游位置特征頻率。

4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述下游位置為兩個，分別為第一下游位置和第二下游位置；對應的所述下游位置特征頻率為兩個，分別為第一下游位置特征頻率和第二下游位置特征頻率；對應的所述無量綱時域指標峭度值為兩個，分別為第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值；所述第一下游位置、所述第一下游位置特征頻率與所述第一無量綱時域指標峭度值對應，所述第二下游位置、所述第二下游位置頻率與所述第二無量綱時域指標峭度值對應；

所述在所述無量綱時域指標峭度值大于或等于預設值時，則判斷所述回轉窯存在故障，包括：

當判斷所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值均小于預設值時，則判斷所述回轉窯不存在故障；

當判斷所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值中其中一個大于或等于預設值時，進入預報警模式；

當判斷所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值均大于或等于預設值時，進行所述回轉窯故障報警。

5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述進入預報警模式包括：判斷預設時間段內(nèi)，所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值是否均大于或等于所述預設值；

如果在預設時間段內(nèi)，所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值均大于或等于所述預設值，進行所述回轉窯故障報警；

如果在預設時間段內(nèi)，所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值均不大于或等于所述預設值，解除預報警模式。

6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在根據(jù)回轉窯的物理場參數(shù)構建所述回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，并根據(jù)所述有限元模型計算回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率之后，包括：

根據(jù)回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，構建預設數(shù)目的位置分別發(fā)生窯結圈的頻率和位置參數(shù)；

根據(jù)所述頻率和位置參數(shù)，通過插值的方式，構建故障特征頻率和位置的函數(shù)關系；

獲得所述回轉窯的某一位置測量頻率，并根據(jù)所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率和所述某一位置測量頻率，獲得某一位置特征頻率；

在所述某一位置特征頻率和某一位置的位置參數(shù)滿足所述函數(shù)關系時，則判斷所述某一位置為窯結圈故障位置。

7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在獲取所述回轉窯多個不同位置的測量頻率，根據(jù)所述測量頻率和所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，計算得到下游位置特征頻率之后，包括：

對所述下游位置特征頻率的頻譜圖，應用集合經(jīng)驗模態(tài)分解算法分解，獲得所述下游位置增強特征頻率；

所述根據(jù)所述下游位置特征頻率進行無量綱時域指標峭度分析，獲得所述下游位置的無量綱時域指標峭度值，包括：

根據(jù)所述下游位置增強特征頻率進行無量綱時域指標峭度分析，獲得所述下游位置的無量綱時域指標峭度值。

8.一種回轉窯故障檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括：模型構建模塊，用于根據(jù)回轉窯的物理場參數(shù)構建所述回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，并根據(jù)所述有限元模型計算回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率；

下游位置特征頻率計算模塊，用于獲取所述回轉窯多個不同位置的測量頻率，根據(jù)所述測量頻率和所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，計算得到下游位置特征頻率；其中，回轉窯多個不同位置包括上游位置和下游位置；

峭度值計算模塊，用于根據(jù)所述下游位置特征頻率進行無量綱時域指標峭度分析，獲得所述下游位置的無量綱時域指標峭度值；

故障判斷模塊，用于在所述無量綱時域指標峭度值大于或等于預設值時，則判斷所述回轉窯存在故障。

9.一種回轉窯故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：設置于回轉窯的托輪軸承座的第一傳感器、設置于所述回轉窯的驅動小齒輪軸承座的第二傳感器和設置于所述回轉窯的驅動減速箱的第三傳感器；

其中，所述第一傳感器測量回轉窯的托輪軸承座的測量頻率，所述第二傳感器測量回轉窯的驅動小齒輪軸承座的測量頻率，所述第三傳感器測量回轉窯的驅動減速箱的測量頻率，回轉窯的托輪軸承座的測量頻率和驅動小齒輪軸承座的測量頻率為權利要求1?7任一項所述檢測方法中回轉窯下游位置的測量頻率，驅動減速箱的測量頻率為權利要求1?7任一項所述檢測方法中回轉窯其它位置的測量頻率。

10.一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)權利要求1至7中任一項所述的方法的步驟。

11.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權利要求1至7中任一項所述的方法的步驟。

說明書： 一種回轉窯故障檢測方法、裝置、計算機設備和存儲介質技術領域[0001] 本申請涉及回轉窯故障模型技術領域，特別是涉及一種回轉窯故障檢測方法、裝置、計算機設備和存儲介質。

背景技術[0002] 回轉窯是指旋轉煅燒窯(俗稱旋窯)，屬于建材設備類。回轉窯按處理物料不同可分為水泥窯、冶金化工窯和石灰窯等。生料粉從窯尾筒體高端的下，料管喂入窯筒體內(nèi)，由

于窯筒體的傾斜和緩緩地回轉，使物料產(chǎn)生一個即沿著圓周方向翻滾，又沿著軸向從高溫

向低端移動的復合運動，生料在窯內(nèi)通過分解，燒成等工藝過程，燒成熟料后從窯筒體的底

端卸出，進入冷卻機。燃料從窯頭噴入，在窯內(nèi)進行燃燒，發(fā)出的熱量加熱生料，使生料煅燒

成為熟料，在與物料交換過程中形成的熱空氣，有窯進料端進入窯系統(tǒng)，最后由煙囪排入大

氣。

[0003] 回轉窯筒體需要有足夠的強度和剛度，筒體剛度主要是筒體截面的巨大橫向切力作用下抵抗變形的能力。筒體強度問題表現(xiàn)為筒體在載荷作用下產(chǎn)生裂紋，尤其是滾圈附

近的筒體，引起筒體強度變形和剛度變形的因素就是載荷?；剞D窯運行中由于軸線偏移，支

承載荷分配不均，受載較大的托輪超出其設計載荷，會導致托輪軸過早疲勞斷裂。因此檢測

和合理調整回轉窯軸線來預測各托輪軸的疲勞壽命，預防其在運行過程中突然斷裂，這對

保證回轉窯安全、高效地運行，提高企業(yè)經(jīng)濟效益有重要意義。

[0004] 回轉窯結圈，是回轉窯內(nèi)高溫帶內(nèi)壁發(fā)生的爐料環(huán)狀粘附現(xiàn)象。輕微的粘附現(xiàn)象稱為窯皮，如果發(fā)生粘附，影響爐子正常操作時，即謂結圈。粘附成長的主要原因是窯內(nèi)的

氧化氣氛，其次是窯內(nèi)溫度過高、料層內(nèi)還原劑不足或低還原的浮氏體(FeO)進入高溫帶。

窯內(nèi)發(fā)生粘附的機理：球團在窯內(nèi)受摩擦與應力產(chǎn)生的礦粉和煤灰的混合物自A點向B點轉

動時受到爐氣的氧化作用，使部分還原的礦粉氧化成浮士體(FeO)，并與煤灰中的SiO2形成

低熔點的硅酸鐵，在1050～1100℃溫度下就會軟化粘附在爐壁上。當形成的FeO不多時，粘

附的粉料會靠自重剝落下來。而當氧化氣氛強或溫度過高時，形成較多的低熔物料，黏性增

大，直至C點也不剝落，這就形成窯皮，如果粘附不斷長厚，就成結圈。

[0005] 窯結圈一經(jīng)形成，對燃料燃燒所產(chǎn)生的熱氣流勢必起阻礙作用，熱氣流被部分阻擋，影響了球團的焙燒效果，同時，由于鏈篦機上生球的干燥、預熱過程是利用窯尾廢氣進

行的，故此，窯結圈也對生球的干燥、預熱產(chǎn)生不良影響，具體地說，就是透氣性差，火焰不

進，后部溫度低，干燥時水分不易脫除，生球爆裂、粉化嚴重，成品率低，從而降低了勞動生

產(chǎn)率。另外，窯結圈形成后，如不及時處理，就會使圈的縱向長度、厚度增加，當窯結圈掉下

時，必然增加工人的勞動強度，有時甚至需停機處理，也影響了球團礦的產(chǎn)量。另外，窯結圈

會增加設備負荷和導致能源浪費。因此，在發(fā)現(xiàn)窯結圈后，需要及時的進行維護和檢修，減

少設備的損耗，提高生產(chǎn)的效益。

[0006] 現(xiàn)有，筒體掃描儀，又稱紅外掃描測溫系統(tǒng)，利用非接觸、紅外線測溫。它通過高速旋轉的直流無刷電機帶動紅外掃描儀內(nèi)部掃描探頭旋轉，掃描探頭旋轉一圈，對窯表皮形

成一條測溫掃描線。窯旋轉一周，為一個掃描周期。所采集的紅外線通過紅外探測器進行光

電轉換，傳輸至計算機，通過安裝在計算機上的專用軟件，對數(shù)據(jù)進行運算、分析，然后在顯

示器上以熱像儀圖像形式顯示出來。

[0007] 然而，現(xiàn)有通過窯體外部溫度場掃描來分析是否有窯結圈，此方法檢測速度慢，其原理是窯結圈后導致窯體傳熱不均勻，但傳熱不均勻導致窯體表面溫度場改變需要較長時

間(數(shù)小時甚至更長)，因此檢測滯后、效率低。

發(fā)明內(nèi)容[0008] 基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠回轉窯故障檢測效率的回轉窯故障檢測方法、裝置、計算機設備和存儲介質。

[0009] 一種回轉窯故障檢測方法，所述方法包括：[0010] 根據(jù)回轉窯的物理場參數(shù)構建所述回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，并根據(jù)所述有限元模型計算回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率；

[0011] 獲取所述回轉窯多個不同位置的測量頻率，根據(jù)所述測量頻率和所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，計算得到下游位置特征頻率；

[0012] 根據(jù)所述下游位置特征頻率進行無量綱時域指標峭度分析，獲得所述下游位置的無量綱時域指標峭度值；

[0013] 在所述無量綱時域指標峭度值大于或等于預設值時，則判斷所述回轉窯存在故障。

[0014] 在其中一個實施例中，所述根據(jù)回轉窯的物理場參數(shù)構建所述回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，并根據(jù)所述有限元模型計算回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，包括：根據(jù)回

轉窯的結構參數(shù)、鼓風機運轉的額定功率、設計壓差和回轉窯運轉時的工藝參數(shù)，構建所述

回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，獲得所述回轉窯內(nèi)部壓強場隨時間的脈沖變化；根據(jù)

所述內(nèi)部壓強場隨時間的脈沖變化，計算所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率。

[0015] 在其中一個實施例中，所述獲取所述回轉窯多個不同位置的測量頻率，根據(jù)所述測量頻率和所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，計算得到下游位置特征頻率，包括：獲取所

述回轉窯多個上游位置的測量頻率和下游位置的測量頻率；在所述下游位置的測量頻率中

濾除所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率、所述上游位置測量頻率，得到下游位置特征頻率。

[0016] 在其中一個實施例中，所述下游位置為兩個，分別為第一下游位置和第二下游位置；對應的所述下游位置特征頻率為兩個，分別為第一下游位置特征頻率和第二下游位置

特征頻率；對應的所述無量綱時域指標峭度值為兩個，分別為第一無量綱時域指標峭度值

和第二無量綱時域指標峭度值；所述第一下游位置、所述第一下游位置特征頻率與所述第

一無量綱時域指標峭度值對應，所述第二下游位置、所述第二下游位置頻率與所述第二無

量綱時域指標峭度值對應；

[0017] 所述在所述無量綱時域指標峭度值大于或等于預設值時，則判斷所述回轉窯存在故障，包括：當判斷所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值均小于

預設值時，則判斷所述回轉窯不存在故障；當判斷所述第一無量綱時域指標峭度值和第二

無量綱時域指標峭度值中其中一個大于或等于預設值時，進入預報警模式；當判斷所述第

一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值均大于或等于預設值時，進行所述

回轉窯故障報警。

[0018] 在其中一個實施例中，所述進入預報警模式包括：[0019] 判斷預設時間段內(nèi)，所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值是否均大于或等于所述預設值；

[0020] 如果在預設時間段內(nèi)，所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值均大于或等于所述預設值，進行所述回轉窯故障報警；

[0021] 如果在預設時間段內(nèi)，所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值均不大于或等于所述預設值，解除預報警模式。

[0022] 在其中一個實施例中，在根據(jù)回轉窯的物理場參數(shù)構建所述回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，并根據(jù)所述有限元模型計算回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率之后，包括：根據(jù)

回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，構建預設數(shù)目的位置分別發(fā)生窯結圈的頻率和位置參數(shù)；

根據(jù)所述頻率和位置參數(shù)，通過插值的方式，構建故障特征頻率和位置的函數(shù)關系；獲得所

述回轉窯的某一位置測量頻率，并根據(jù)所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率和所述某一位置

測量頻率，獲得某一位置特征頻率；在所述某一位置特征頻率和某一位置的位置參數(shù)滿足

所述函數(shù)關系時，則判斷所述某一位置為窯結圈故障位置。

[0023] 在其中一個實施例中，在獲取所述回轉窯多個不同位置的測量頻率，根據(jù)所述測量頻率和所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，計算得到下游位置特征頻率之后，包括：對所

述下游位置特征頻率的頻譜圖，應用集合經(jīng)驗模態(tài)分解算法分解，獲得所述下游位置增強

特征頻率；

[0024] 所述根據(jù)所述下游位置特征頻率進行無量綱時域指標峭度分析，獲得所述下游位置的無量綱時域指標峭度值，包括：

[0025] 根據(jù)所述下游位置增強特征頻率進行無量綱時域指標峭度分析，獲得所述下游位置的無量綱時域指標峭度值。

[0026] 一種回轉窯故障檢測裝置，所述裝置包括：[0027] 模型構建模塊，用于根據(jù)回轉窯的物理場參數(shù)構建所述回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，并根據(jù)所述有限元模型計算回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率；

[0028] 下游位置特征頻率計算模塊，用于獲取所述回轉窯多個不同位置的測量頻率，根據(jù)所述測量頻率和所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，計算得到下游位置特征頻率；

[0029] 峭度值計算模塊，用于根據(jù)所述下游位置特征頻率進行無量綱時域指標峭度分析，獲得所述下游位置的無量綱時域指標峭度值；

[0030] 故障判斷模塊，用于在所述無量綱時域指標峭度值大于或等于預設值時，則判斷所述回轉窯存在故障。

[0031] 一種回轉窯故障檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：設置于回轉窯的托輪軸承座的第一傳感器、設置于所述回轉窯的驅動小齒輪軸承座的第二傳感器和設置于所述回轉窯的驅動減

速箱的第三傳感器；其中，所述第一傳感器測量回轉窯的托輪軸承座的測量頻率，所述第二

傳感器測量回轉窯的驅動小齒輪軸承座的測量頻率，所述第三傳感器測量回轉窯的驅動減

速箱的測量頻率，回轉窯的托輪軸承座的測量頻率和驅動小齒輪軸承座的測量頻率為上述

的回轉窯下游位置的測量頻率，驅動減速箱的測量頻率為上述的回轉窯其它位置的測量頻

率。

[0032] 一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)以下步驟：

[0033] 根據(jù)回轉窯的物理場參數(shù)構建所述回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，并根據(jù)所述有限元模型計算回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率；

[0034] 獲取所述回轉窯多個不同位置的測量頻率，根據(jù)所述測量頻率和所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，計算得到下游位置特征頻率；

[0035] 根據(jù)所述下游位置特征頻率進行無量綱時域指標峭度分析，獲得所述下游位置的無量綱時域指標峭度值；

[0036] 在所述無量綱時域指標峭度值大于或等于預設值時，則判斷所述回轉窯存在故障。

[0037] 一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)以下步驟：

[0038] 根據(jù)回轉窯的物理場參數(shù)構建所述回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，并根據(jù)所述有限元模型計算回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率；

[0039] 獲取所述回轉窯多個不同位置的測量頻率，根據(jù)所述測量頻率和所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，計算得到下游位置特征頻率；

[0040] 根據(jù)所述下游位置特征頻率進行無量綱時域指標峭度分析，獲得所述下游位置的無量綱時域指標峭度值；

[0041] 在所述無量綱時域指標峭度值大于或等于預設值時，則判斷所述回轉窯存在故障。

[0042] 上述回轉窯故障檢測方法、裝置、計算機設備和存儲介質，通過回轉窯運轉時工藝參數(shù)、鼓風機運轉的額定功率、設計壓差和實施例功率，構建回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元

模型，并且計算出回轉窯本身的特征頻率，獲得上游位置、下游位置的測量頻率，下游位置

的測量頻率濾除上游位置的測量頻率和回轉窯本身的特征頻率，能夠去除回轉窯本身運轉

時的振動影響和上游位置對下游位置的振動影響，最后根據(jù)所述下游位置特征頻率計算無

量綱時域指標峭度值，通過無量綱時域指標峭度值的大小判斷回轉窯是否振動異常，從而

判斷是否發(fā)生了故障，能夠判斷結圈故障和托輪移位等故障，檢測過程速度快效率高。

附圖說明[0043] 圖1為一個實施例中回轉窯故障檢測方法的應用環(huán)境圖；[0044] 圖2為一個實施例中回轉窯正常運行的振動信號；[0045] 圖3為一個實施例中出現(xiàn)減速箱、軸承等設備損傷的回轉窯振動信號；[0046] 圖4為一個實施例中由窯結圈等故障等因素引起異常的回轉窯振動信號；[0047] 圖5為一個實施例中回轉窯故障檢測方法的流程示意圖；[0048] 圖6為一個實施例中回轉窯故障檢測裝置的結構框圖；[0049] 圖7為一個實施例中計算機設備的內(nèi)部結構圖。具體實施方式[0050] 為了使本申請的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本申請進行進一步詳細說明。應當理解，此處描述的具體實施例僅僅用以解釋本申請，并不

用于限定本申請。

[0051] 本申請?zhí)峁┑幕剞D窯故障檢測方法，可以應用于如圖1所示的應用環(huán)境中。其中，回轉窯包括筒體100、輪帶200、拖輪300和驅動小齒輪400，拖輪300包括拖輪軸承座310，驅

動小齒輪400包括驅動小齒輪軸承座410和驅動減速箱510，在拖輪軸承座310、驅動小齒輪

軸承座410和驅動減速箱510安裝振動傳感器，振動傳感器用于測量振動信號，振動傳感器

將測得的振動信號發(fā)送至上位機進行分析。上位機根據(jù)回轉窯的物理場參數(shù)構建所述回轉

窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，并根據(jù)所述有限元模型計算回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻

率；獲取所述回轉窯多個不同位置的測量頻率，根據(jù)所述測量頻率和所述回轉窯內(nèi)部壓強

場的特征頻率，計算得到下游位置特征頻率；根據(jù)所述下游位置特征頻率進行無量綱時域

指標峭度分析，獲得所述下游位置的無量綱時域指標峭度值；在所述無量綱時域指標峭度

值大于或等于預設值時，則判斷所述回轉窯存在故障。在驅動減速箱510處傳感器獲得的信

號A1，該信號A1用于判斷驅動減速箱本身的運行狀況，當窯體運行正常時，振動/應變信號

為平穩(wěn)信號，如圖2所示；當驅動減速箱510出現(xiàn)齒輪損傷、軸承損傷、軸不對中等問題時，在

各傳感器上測到隨回轉窯窯體轉動周期變化的振動信號，如圖3所示，且波動的范圍和幅值

同故障嚴重程度直接相關；當傳感器上測到的信號，較齒輪、軸承等基本部件誘發(fā)的信號明

顯復雜時，如圖4所示。

[0052] 其中，振動傳感器可為加速度傳感器、速度傳感器或者位移傳感器，上位機可為各種具有運算功能的計算機。

[0053] 在一個實施例中，如圖5所示，提供了一種回轉窯故障檢測方法，包括以下步驟：[0054] S110，根據(jù)回轉窯的物理場參數(shù)構建所述回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，并根據(jù)所述有限元模型計算回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率。

[0055] 其中，所述物理場參數(shù)包括入料的種類、量、回轉窯運轉時的實際功率和實際壓差等。具體的，步驟S110包括：

[0056] 回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域包含了鼓風機吹入的氣流和被氣流卷起的礦物粉末，需要通過多像流混合模型進行數(shù)值分析，其控制方程為：

[0057][0058] 其中，j為氣?固混合物的速度場，ρ為混合物的密度，ρd為固相工質的密度，ρc為氣相工質的密度，jslip為固?氣兩相交界面的滑移速度，p為壓強場，K為氣?固混合物的等效粘

度，由方程(2)定義，g為重力加速度，其中，氣?固混合物的等效粘度的計算公式為：

[0059][0060] 其中， 為 的轉置， k是湍流動能，是單位質量流體湍流特性的物理量。

[0061] 對于速度場的分析要求滿足質量守恒條件，即滿足如下方程：[0062][0063] 其中，ρc為連續(xù)相，即氣體的密度，ρd為離散相，即固體粉末的密度，mdc為兩者混合物在給定體積內(nèi)的質量。

[0064] 由于回轉窯在工作中始終保持轉動狀態(tài)，其內(nèi)部空氣會被持續(xù)擾亂，引發(fā)湍流，在本實施例中使用雷諾平均方法中的二方程模型(湍流動能k方程和湍流耗散率∈方程)進行

湍流效應的求解：

[0065][0066][0067] 其中，Cμ、C∈1、C∈2均為模型常數(shù)，默認為0.09、1.44、1.92，并可以根據(jù)每個設備的獨特情況進行微調。Pk為湍流的生成率，由如下方程計算得到：

[0068][0069] 回轉窯中的氣?固混合物工質的物性，由其組分的比例決定，其中，離散相(固態(tài)粉層)的比例系數(shù)為φd，連續(xù)相(氣體)的比例系數(shù)為1?φd，求解的方程為：

[0070][0071] 其中，σT為湍流模型的相似系數(shù)，一般取1?1.3之間；氣?固混合物工質的有效密度由如下方程計算得到：

[0072] ρ＝ρdφd+ρc(1?φd)(8)[0073] 上述方程(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)中各變量相互影響，高度耦合，使用數(shù)值方法，進行聯(lián)立迭代求解，獲得整個回轉窯內(nèi)部物理場的壓強、速度和組分隨時間的脈沖變

化，可以根據(jù)回轉窯內(nèi)部物理場隨時間的脈沖變化，計算出所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征

頻率。或者，根據(jù)各組分的脈沖變化為隨時間變化的數(shù)據(jù)，對其進行傅立葉變化到頻譜，其

中幅值超過一定閾值的頻率，即為特征頻率。

[0074] S120，獲取所述回轉窯多個不同位置的測量頻率，根據(jù)所述測量頻率和所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，計算得到下游位置特征頻率。

[0075] 其中，在回轉窯多個位置設置傳感器用于測量振動頻率，回轉窯多個位置包括上游位置和下游位置，上游位置、下游位置根據(jù)入料的運動方向確定，這兩個位置放置傳感器

以獲得測量頻率，這兩個位置可以是回轉窯的任一位置，只是這兩個位置存在相對關系，一

個在上游位置一個在下游位置?；剞D窯上游位置的振動特征會根據(jù)傳動比傳遞至下游位

置，并且影響比較明顯，但是下游位置的振動特征回傳至上游位置的程度比較小，幾乎可以

忽略不計。此處，下游位置特征頻率等于下游位置測量頻率濾除所述回轉窯內(nèi)部壓強場的

特征頻率和所述上游位置測量頻率。

[0076] S130，根據(jù)所述下游位置特征頻率進行無量綱時域指標峭度分析，獲得所述下游位置的無量綱時域指標峭度值。

[0077] 具體的，下游位置特征頻率x包括n個取值xi，對其進行無量綱時域指標峭度分析，計算無量綱時域指標峭度值κ：

[0078][0079] 其中，當無量綱時域指標峭度值κ值大于預設值，則判斷下游位置特征頻率是穩(wěn)定的，當無量綱時域指標峭度值κ值小于或等于預設值，則說明下游位置特征頻率是不穩(wěn)定，

說明該位置存在故障。

[0080] S140，在所述無量綱時域指標峭度值小于或等于預設值時，則判斷所述回轉窯存在故障。

[0081] 其中，預設值根據(jù)實驗確定，預設值可為5。[0082] 上述回轉窯故障檢測方法中，通過回轉窯運轉時工藝參數(shù)、鼓風機運轉的額定功率、設計壓差和實施例功率，構建回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，并且計算出回轉窯本

身的特征頻率，獲得上游位置、下游位置的測量頻率，下游位置的測量頻率濾除上游位置的

測量頻率和回轉窯本身的特征頻率，能夠去除回轉窯本身運轉時的振動影響和上游位置對

下游位置的振動影響，最后根據(jù)所述下游位置特征頻率計算無量綱時域指標峭度值，通過

無量綱時域指標峭度值的大小判斷回轉窯是否振動異常，從而判斷是否發(fā)生了故障，能夠

判斷結圈故障和托輪移位等故障，檢測過程速度快效率高。

[0083] 在其中一個實施例中，所述根據(jù)回轉窯的物理場參數(shù)構建所述回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，并根據(jù)所述有限元模型計算回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，包括：根據(jù)回

轉窯的結構參數(shù)、鼓風機運轉的額定功率、設計壓差和回轉窯運轉時的工藝參數(shù)，構建所述

回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，獲得所述回轉窯內(nèi)部壓強場隨時間的脈沖變化；根據(jù)

所述內(nèi)部壓強場隨時間的脈沖變化，計算所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率。

[0084] 在其中一個實施例中，所述獲取所述回轉窯多個不同位置的測量頻率，根據(jù)所述測量頻率和所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，計算得到下游位置特征頻率，包括：獲取所

述回轉窯多個上游位置的測量頻率和下游位置的測量頻率；在所述下游位置的測量頻率中

濾除所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率、所述上游位置測量頻率，得到下游位置特征頻率。

[0085] 例如，所述回轉窯上游位置的測量頻率L1、下游位置的測量頻率L2，所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率L3，則驅動鏈下游位置特征頻率 其中， 表示濾

波操作。

[0086] 在其中一個實施例中，所述下游位置為兩個，分別為第一下游位置和第二下游位置；對應的所述下游位置特征頻率為兩個，分別為第一下游位置特征頻率和第二下游位置

特征頻率；對應的所述無量綱時域指標峭度值為兩個，分別為第一無量綱時域指標峭度值

和第二無量綱時域指標峭度值；所述第一下游位置、所述第一下游位置特征頻率與所述第

一無量綱時域指標峭度值對應，所述第二下游位置、所述第二下游位置頻率與所述第二無

量綱時域指標峭度值對應。所述在所述無量綱時域指標峭度值大于或等于預設值時，則判

斷所述回轉窯存在故障，包括：當判斷所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域

指標峭度值均小于預設值時，則判斷所述回轉窯不存在故障；當判斷所述第一無量綱時域

指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值中其中一個大于或等于預設值時，進入預報警模

式；當判斷所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值均大于或等于預

設值時，進行所述回轉窯故障報警。

[0087] 在其中一個實施例中，所述進入預報警模式包括：判斷預設時間段內(nèi)，所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值是否均大于或等于所述預設值；如果在

預設時間段內(nèi)，所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值均大于或等

于所述預設值，進行所述回轉窯故障報警；如果在預設時間段內(nèi)，所述第一無量綱時域指標

峭度值和第二無量綱時域指標峭度值均不大于或等于所述預設值，解除預報警模式。

[0088] 其中，預設時間段可根據(jù)需要設置，預設時間段可為10分鐘。[0089] 在其中一個實施例中，在根據(jù)回轉窯的物理場參數(shù)構建所述回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，并根據(jù)所述有限元模型計算回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率之后，包括：根據(jù)

所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，構建預設數(shù)目的位置分別發(fā)生窯結圈的頻率和位置參

數(shù)；根據(jù)所述頻率和位置參數(shù)，通過插值的方式，構建故障特征頻率和位置的函數(shù)關系；獲

得所述回轉窯的某一位置測量頻率，并根據(jù)所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率和所述某一

位置測量頻率，獲得某一位置特征頻率；在所述某一位置特征頻率和某一位置的位置參數(shù)

滿足所述函數(shù)關系時，則判斷所述某一位置為窯結圈故障位置。

[0090] 具體的，在回轉窯上取5個代表性的位置(也可以取更多)，獲取回轉窯的工作參數(shù)(入口風速和進料比)，在步驟S110中可以根據(jù)當前的工作參數(shù)，算得若在這5個位置分別發(fā)

生窯結圈，會引起的振動的特征頻率f1，f2，f3，f4，f5，結合這5個位置的位置參數(shù)s1，s2，s3，

s4，s5，可以通過插值的方式，構建處特征頻率和位置的函數(shù)關系(線性插值，或者二次B樣條

曲線插值等，均為公開技術)，獲得特征頻率合位置的函數(shù)關系后，即可根據(jù)測量得到的特

征頻率信號fm，推算出發(fā)生窯結圈的位置。

[0091] 本實施例中，通過故障特征頻率和位置的函數(shù)關系，根據(jù)回轉窯的任一位置的特征頻率，判斷該位置是否存在故障，即能夠實現(xiàn)對回轉窯故障位置的確定。

[0092] 在其中一個實施例中，在獲取所述回轉窯多個不同位置的測量頻率，根據(jù)所述測量頻率和所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，計算得到下游位置特征頻率之后，包括：對所

述下游位置特征頻率的頻譜圖，應用集合經(jīng)驗模態(tài)分解算法分解，獲得所述下游位置增強

特征頻率。所述根據(jù)所述下游位置特征頻率進行無量綱時域指標峭度分析，獲得所述下游

位置的無量綱時域指標峭度值，包括：根據(jù)所述下游位置增強特征頻率進行無量綱時域指

標峭度分析，獲得所述下游位置的無量綱時域指標峭度值。

[0093] 具體的，根據(jù)下游位置特征頻率的頻譜圖，分別應用集合經(jīng)驗模態(tài)分解算法(EEMD)進行分解：首先，將正態(tài)分布的白噪聲加到原始振動信號；其次，將加入白噪聲的信

號作為一個整體，然后進行EMD分解，得到各IMF分量，重復上述步驟，每次加入新的正態(tài)分

布白噪聲序列，將每次得到的IMF做集成平均處理后作為下游位置增強特征頻率。

[0094] 另外，除了本實施例中集合經(jīng)驗模態(tài)分解算法對下游位置特征頻率的故障特征進行增強外，還可以通過歪度、裕度的計算方式對下游位置特征頻率的故障特征進行增強。

[0095] 應該理解的是，雖然圖5的流程圖中的各個步驟按照箭頭的指示依次顯示，但是這些步驟并不是必然按照箭頭指示的順序依次執(zhí)行。除非本文中有明確的說明，這些步驟的

執(zhí)行并沒有嚴格的順序限制，這些步驟可以以其它的順序執(zhí)行。而且，圖5中的至少一部分

步驟可以包括多個步驟或者多個階段，這些步驟或者階段并不必然是在同一時刻執(zhí)行完

成，而是可以在不同的時刻執(zhí)行，這些步驟或者階段的執(zhí)行順序也不必然是依次進行，而是

可以與其它步驟或者其它步驟中的步驟或者階段的至少一部分輪流或者交替地執(zhí)行。

[0096] 在一個實施例中，如圖6所示，提供了一種回轉窯故障檢測裝置，包括：模型構建模塊210、下游位置特征頻率計算模塊220、峭度值計算模塊230和故障判斷模塊240，其中：

[0097] 模型構建模塊210，用于根據(jù)回轉窯的物理場參數(shù)構建所述回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，并根據(jù)所述有限元模型計算回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率。

[0098] 下游位置特征頻率計算模塊220，用于獲取所述回轉窯多個不同位置的測量頻率，根據(jù)所述測量頻率和所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，計算得到下游位置特征頻率。

[0099] 峭度值計算模塊230，用于根據(jù)所述下游位置特征頻率進行無量綱時域指標峭度分析，獲得所述下游位置的無量綱時域指標峭度值。

[0100] 故障判斷模塊240，用于在所述無量綱時域指標峭度值大于或等于預設值時，則判斷所述回轉窯存在故障。

[0101] 在其中一個實施例中，所述模型構建模塊210包括：脈沖變化獲取單元，用于根據(jù)回轉窯的結構參數(shù)、鼓風機運轉的額定功率、設計壓差和回轉窯運轉時的工藝參數(shù)，構建所

述回轉窯內(nèi)部工作區(qū)域的有限元模型，獲得所述回轉窯內(nèi)部壓強場隨時間的脈沖變化；特

征頻率計算單元，用于根據(jù)所述內(nèi)部壓強場隨時間的脈沖變化，計算所述回轉窯內(nèi)部壓強

場的特征頻率。

[0102] 在其中一個實施例中，所述下游位置特征頻率計算模塊220包括：測量頻率獲得單元，用于獲取所述回轉窯多個上游位置的測量頻率和下游位置的測量頻率；計算單元，用于

在所述下游位置的測量頻率中濾除所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率、所述上游位置測量

頻率，得到下游位置特征頻率。

[0103] 在其中一個實施例中，所述下游位置為兩個，分別為第一下游位置和第二下游位置；對應的所述下游位置特征頻率為兩個，分別為第一下游位置特征頻率和第二下游位置

特征頻率；對應的所述無量綱時域指標峭度值為兩個，分別為第一無量綱時域指標峭度值

和第二無量綱時域指標峭度值；所述第一下游位置、所述第一下游位置特征頻率與所述第

一無量綱時域指標峭度值對應，所述第二下游位置、所述第二下游位置頻率與所述第二無

量綱時域指標峭度值對應。所述故障判斷模塊240，還用于當判斷所述第一無量綱時域指標

峭度值和第二無量綱時域指標峭度值均小于預設值時，則判斷所述回轉窯不存在故障；當

判斷所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值中其中一個大于或等

于預設值時，進入預報警模式；當判斷所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域

指標峭度值均大于或等于預設值時，進行所述回轉窯故障報警。

[0104] 在其中一個實施例中，所述進入預報警模式包括：判斷預設時間段內(nèi)，所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值是否均大于或等于所述預設值；如果在

預設時間段內(nèi)，所述第一無量綱時域指標峭度值和第二無量綱時域指標峭度值均大于或等

于所述預設值，進行所述回轉窯故障報警；如果在預設時間段內(nèi)，所述第一無量綱時域指標

峭度值和第二無量綱時域指標峭度值均不大于或等于所述預設值，解除預報警模式。

[0105] 在其中一個實施例中，所述回轉窯故障檢測裝置還包括：頻率和位置參數(shù)構建模塊，用于根據(jù)回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率，構建預設數(shù)目的位置分別發(fā)生窯結圈的頻率

和位置參數(shù)；插值模塊，用于根據(jù)所述頻率和位置參數(shù)，通過插值的方式，構建故障特征頻

率和位置的函數(shù)關系；特征頻率計算模塊，用于獲得所述回轉窯的某一位置測量頻率，并根

據(jù)所述回轉窯內(nèi)部壓強場的特征頻率和所述某一位置測量頻率，獲得某一位置特征頻率；

窯結圈故障位置確定模塊，用于在所述某一位置特征頻率和某一位置的位置參數(shù)滿足所述

函數(shù)關系時，則判斷所述某一位置為窯結圈故障位置。

[0106] 在其中一個實施例中，所述回轉窯故障檢測裝置還包括：集合經(jīng)驗模態(tài)分解算法分解模塊，用于對所述下游位置特征頻率的頻譜圖，應用集合經(jīng)驗模態(tài)分解算法分解，獲得

所述下游位置增強特征頻率；所述峭度值計算模塊230，還用于根據(jù)所述下游位置增強特征

頻率進行無量綱時域指標峭度分析，獲得所述下游位置的無量綱時域指標峭度值。

[0107] 關于回轉窯故障檢測裝置的具體限定可以參見上文中對于回轉窯故障檢測方法的限定，在此不再贅述。上述回轉窯故障檢測裝置中的各個模塊可全部或部分通過軟件、硬

件及其組合來實現(xiàn)。上述各模塊可以硬件形式內(nèi)嵌于或獨立于計算機設備中的處理器中，

也可以以軟件形式存儲于計算機設備中的存儲器中，以便于處理器調用執(zhí)行以上各個模塊

對應的操作。

[0108] 在一個實施例中，提供了回轉窯故障檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：設置于回轉窯的托輪軸承座的第一傳感器、設置于所述回轉窯的驅動小齒輪軸承座的第二傳感器和設置于所

述回轉窯的驅動減速箱的第三傳感器；其中，所述第一傳感器測量回轉窯的托輪軸承座的

測量頻率，所述第二傳感器測量回轉窯的驅動小齒輪軸承座的測量頻率，所述第三傳感器

測量回轉窯的驅動減速箱的測量頻率，回轉窯的托輪軸承座的測量頻率和驅動小齒輪軸承

座的測量頻率為上述實施例所述的回轉窯下游位置的測量頻率，驅動減速箱的測量頻率為

上述實施例所述的回轉窯上游位置的測量頻率。此處上游位置為除了下游位置的其它位

置。

[0109] 在一個實施例中，提供了一種計算機設備，該計算機設備可以是服務器，其內(nèi)部結構圖可以如圖7所示。該計算機設備包括通過系統(tǒng)總線連接的處理器、存儲器和網(wǎng)絡接口。

其中，該計算機設備的處理器用于提供計算和控制能力。該計算機設備的存儲器包括非易

失性存儲介質、內(nèi)存儲器。該非易失性存儲介質存儲有操作系統(tǒng)、計算機程序和數(shù)據(jù)庫。該

內(nèi)存儲器為非易失性存儲介質中的操作系統(tǒng)和計算機程序的運行提供環(huán)境。該計算機設備

的數(shù)據(jù)庫用于存儲回轉窯運轉時的工藝參數(shù)、鼓風機運轉的額定功率、設計壓差和實施例

功率數(shù)據(jù)。該計算機設備的網(wǎng)絡接口用于與外部的終端通過網(wǎng)絡連接通信。該計算機程序

被處理器執(zhí)行時以實現(xiàn)一種回轉窯故障檢測方法。

[0110] 本領域技術人員可以理解，圖7中示出的結構，僅僅是與本申請方案相關的部分結構的框圖，并不構成對本申請方案所應用于其上的計算機設備的限定，具體的計算機設備

可以包括比圖中所示更多或更少的部件，或者組合某些部件，或者具有不同的部件布置。

[0111] 在一個實施例中，還提供了一種計算機設備，包括存儲器和處理器，存儲器中存儲有計算機程序，該處理器執(zhí)行計算機程序時實現(xiàn)上述各方法實施例中的步驟。

[0112] 在一個實施例中，提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述各方法實施例中的步驟。

[0113] 本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的計算機程序可存儲于一非易失性計算機

可讀取存儲介質中，該計算機程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，

本申請所提供的各實施例中所使用的對存儲器、存儲、數(shù)據(jù)庫或其它介質的任何引用，均可

包括非易失性和易失性存儲器中的至少一種。非易失性存儲器可包括只讀存儲器(Read?

OnlyMemory，ROM)、磁帶、軟盤、閃存或光存儲器等。易失性存儲器可包括隨機存取存儲器

(RandomAccessMemory，RAM)或外部高速緩沖存儲器。作為說明而非局限，RAM可以是多種

形式，比如靜態(tài)隨機存取存儲器(StaticRandomAccessMemory，SRAM)或動態(tài)隨機存取存

儲器(DynamicRandomAccessMemory，DRAM)等。

[0114] 以上實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛

盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

[0115] 以上所述實施例僅表達了本申請的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來

說，在不脫離本申請構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本申請的保護

范圍。因此，本申請專利的保護范圍應以所附權利要求為準。