基於多源信息融合的旋轉機械故障診斷專家系統的研究和實現論文

0 引言

旋轉機械是當今工業領域的關鍵設備，利用專家系統積極地對其進行故障診斷，及時發現並消除早期故障，對提升企業的故障處理水平及效益具有重要的意義。

傳統的旋轉機械故障診斷一般是通過分析在一定條件下獲得的單通道振動信息來對機組進行診斷，由於單通道信息的不完整性,用其進行診斷會導致故障誤判、錯判，所開發的專家系統也是不可靠的.。同時，隨着科學技術的發展，機組上會安裝各類傳感器，只通過振動傳感器進行診斷，缺少了與診斷對象相關的工藝信息，降低了診斷的準確度。

本文將振動信息及相關工藝信息進行多源信息融合，開發了基於多源信息融合的旋轉機械故障診斷專家系統。

1 故障診斷專家系統結構

該專家系統集成於在線監測系統中，對同源雙通道振動信息利用全矢譜技術進行融合，自動提取通道的部件基本信息，計算其特徵頻率，獲得其振動故障徵兆組，同時提取相關工藝信息，並進行模糊化處理。利用EXSYS專家系統工具建立的模糊產生式規則對振動信息及工藝信息進行多源信息融合並推理，得到診斷結果。

2 多源信息融合

本系統一共進行兩次信息融合，首先是同源振動信息的融合。通過在線監測系統提取振動信息，利用全矢譜技術對同源雙通道信息進行融合並分頻段提取徵兆信息。第二次信息融合是振動信息與工藝信息的多源信息融合。對於工藝通道，提取對於診斷振動故障相關的負荷、温度、流量、壓力等信息，通過模糊產生式規則對兩者進行多源信息融合。

2.1 振動信息的融合

2.1.1 全矢譜技術

設轉子截面內沿垂直方向同步採集到的兩組動態離散數據序列為{xn}，{yn}，並得到離散的融合復序列{zn}={xn}+j{yn}，其中j2=-1，對其做復傅里葉變化得到其頻譜{Zk}。

2.1.2 振動徵兆提取

雙通道振動數據對其進行全矢譜信息融合後，分頻帶提取主振矢幅值作為徵兆信息。通過副振矢獲得進動方向。對於滾動軸承和齒輪還提取其相關故障頻率的主振矢。同時，分別通過兩個通道的信息計算通頻幅值、峭度、水平垂直比、偏心率等徵兆信息。

2.2 振動信息與工藝信息的融合

振動信息與工藝信息通過模糊產生式規則進行多源信息融合，把工藝信息引入到診斷規則中，增強診斷的全面性及可靠性。

3 知識庫及推理機

系統知識庫及推理機使用EXSYS專家軟件編制。EXSYS是美國EXSYS軟件公司推出的專家系統建造軟件，具有操作簡單、靈活性強等優點，受到了國外眾多用户的歡迎。採用EXSYS專家系統軟件大大簡化了產生式規則的編寫及維護過程。

本系統採用正向推理方法，用徵兆信息與知識庫中的規則逐個匹配，當匹配成功時，進行置信度的計算，得到當前故障結論並進行下一條的匹配，最後在線監測系統對所得故障類型按置信度的高低依次排列，並去除低於相應故障置信度閾值λ的故障。

4 應用

2013年12月，某發電廠#1汽輪機#2軸振X通頻值達到127μm，超過1級報警值。在線監測系統啟動專家系統對機組進行診斷。

當前診斷部位為汽輪機#2軸承，對#2軸承軸振X及軸振Y進行全矢譜信息融合，提取振動信息及相關工藝信息對其進行多源信息融合並推理後得到診斷結果為氣流激振。

在開發該系統時，與該電廠工程師交流得知

氣流激振只發生在高壓缸部位，並且該機組氣流激振的特徵頻率為1倍頻，單純利用振動信息易誤診斷為轉子不平衡。在線監測系統提取了負荷及當前診斷部位，並把其在知識庫中進行了融合，通過部位信息激活此規則，利用工藝信息區分高壓缸處轉子不平衡故障和氣流激振故障。

5結束語

面向倒裝鍵合工藝芯片轉移過程中精確對心需求，本文提出了一種基於單相機的對心檢測方案，設計了能將被測對象進行雙視角採圖的光路和機械裝置，詳細分析了利用所採圖像求解被測對象的空間位置偏差，然後通過偏差補償實現精確對心。RFID標籤倒裝鍵合裝備上完成的實驗表明，利用本對心檢測裝置對雙吸嘴偏差進行檢測補償後，能切實提高對心精度，滿足實際工作需求。