部件故障频率数据库设计说明

版本：v1.0（2026-11-05）
目标库：energy_prod
关联服务：Analysis_Multi、energy-manage-platform

1. 设计目标

在不改动现有台账主表结构的前提下，为“主轴承、齿轮箱、发电机”振动分析提供故障频率参数和测点映射：

按品牌/型号解析轴承几何参数；
按机型关联具体部件的品牌、型号、安装位置和齿轮齿数；
输出 BPFO/BPFI/BSF/FTF、GMF；
参数不足时明确返回缺失项，不生成猜测值；
为振动报警和故障诊断预留故障类型、特征频率、证据字段。

2. 数据关系

wind_engine_group (engine_code -> mill_type_code)
        │
        ▼
wind_engine_mill (mill_type_code)
        ├── unit_bearings (主轴承前后轴承)
        ├── unit_gearbox (gearbox_code)
        │     ├── unit_gearbox_structure (行星级/齿圈齿数/轴承)
        │     └── unit_gearbox_bearings (平行级轴承)
        └── unit_dynamo (发电机驱动/非驱动端轴承)

unit_dict_brand_model (品牌+型号 -> 轴承几何参数)
        │
        ▼
component_fault_spec (故障参数库，优先查询)

measurement_point_component (测点 -> 部件/位置/级数)
        │
        ▼
FaultFrequencyService -> 振动分析 / 诊断 / 报警

3. 新增表

3.1 `component_fault_spec`

按“部件类型 + 品牌 + 型号 + 位置 + 级数”保存故障频率所需最小参数。

字段	类型	说明
`id`	BIGINT	主键
`component_type`	VARCHAR(32)	bearing/main_bearing/generator/gearbox_bearing/gearbox_gear
`brand`	VARCHAR(128)	品牌
`model`	VARCHAR(128)	型号
`position`	VARCHAR(32)	front/rear/drive_end/non_drive_end/planet/high_speed 等
`stage`	INT	齿轮箱级数，0 表示不区分
`n_rolls`	DECIMAL	滚动体数量
`roller_diameter`	DECIMAL	滚动体直径 mm
`pitch_diameter`	DECIMAL	节圆直径 mm
`contact_angle`	DECIMAL	接触角度
`gear_teeth`	INT	齿轮齿数
`stage_count`	INT	齿轮箱级数
`pole_pairs`	INT	发电机极对数
`source`	VARCHAR(128)	参数来源
`confidence`	DECIMAL(5,2)	置信度
`valid_state`	VARCHAR(16)	valid/missing/review

唯一键：

(component_type, brand, model, position, stage)

3.2 `measurement_point_component`

字段	说明
`point_name`	波形 `mesure_point_name`
`component_type`	部件类型
`position`	安装位置
`stage`	级数
`note`	说明

唯一键：point_name。没有映射时，服务退化为按测点名称关键字识别，并在结果中保留告警。

4. 报警表扩展

vibration_alarm_event 增加：

字段	用途
`fault_type`	BPFO/BPFI/BSF/FTF/GMF
`characteristic_freq`	特征频率 Hz
`fault_order`	阶次
`spec_source`	参数来源
`diagnosis_detail`	峰值/谐波/边带证据

这些字段允许为空，兼容现有整体 RMS 报警。

5. 频率计算

fr   = shaft_rpm / 60
BPFI = n/2 × (1 + d/D × cosα) × fr
BPFO = n/2 × (1 - d/D × cosα) × fr
BSF  = D/(2d) × [1 - (d/D × cosα)²] × fr
FTF  = 1/2 × (1 - d/D × cosα) × fr
GMF  = 齿数 × fr

主轴承/齿轮箱低速测点使用 wind_engine_mill.rotational_speed_ratio 折算；缺少传动比时使用输入转速并在 warnings 标注。

6. 兼容性与迁移

只新增表/字段，不修改既有字段类型；
迁移脚本：docs/database/20261105_fault_frequency.sql；
已有 unit_dict_brand_model 中 10 条几何参数会回填到 component_fault_spec；
已有 3 个机型部件配置可立即使用；
未覆盖型号返回 supported=false，不影响现有 RMS 报警。

7. 回滚

DROP TABLE IF EXISTS component_fault_spec;
DROP TABLE IF EXISTS measurement_point_component;
ALTER TABLE vibration_alarm_event
  DROP COLUMN fault_type,
  DROP COLUMN characteristic_freq,
  DROP COLUMN fault_order,
  DROP COLUMN spec_source,
  DROP COLUMN diagnosis_detail;

回滚前先确认没有业务页面依赖新增字段。

8. 已知限制

当前仅 10 条轴承几何参数，79 个机型中仅 3 个有部件记录；
齿轮箱级间转速暂按低速轴近似，精确计算需各级齿数/传动比；
低采样频率（<12800 Hz）波形不能用于轴承高频故障诊断；
发电机极对数、冷却方式尚未纳入自动解析；
传感器量纲/标定不一致时，整体 RMS 绝对阈值需另行标定。

fault-frequency-design.md 4.6 KB Historie Surový