基於多源資訊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裝置，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資訊來對機組進行診斷，由於單通道資訊的不完整性,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，隨著科學技術的發展，機組上會安裝各類感測器，只通過振動感測器進行診斷，缺少了與診斷物件相關的工藝資訊，降低了診斷的準確度。

本文將振動資訊及相關工藝資訊進行多源資訊融合，開發了基於多源資訊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

該專家系統集成於線上監測系統中，對同源雙通道振動資訊利用全矢譜技術進行融合，自動提取通道的部件基本資訊，計算其特徵頻率，獲得其振動故障徵兆組，同時提取相關工藝資訊，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資訊及工藝資訊進行多源資訊融合並推理，得到診斷結果。

2 多源資訊融合

本系統一共進行兩次資訊融合，首先是同源振動資訊的融合。通過線上監測系統提取振動資訊，利用全矢譜技術對同源雙通道資訊進行融合並分頻段提取徵兆資訊。第二次資訊融合是振動資訊與工藝資訊的多源資訊融合。對於工藝通道，提取對於診斷振動故障相關的負荷、溫度、流量、壓力等資訊，通過模糊產生式規則對兩者進行多源資訊融合。

2.1 振動資訊的融合

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資料序列為{xn}，{yn}，並得到離散的融合復序列{zn}={xn}+j{yn}，其中j2=-1，對其做復傅立葉變化得到其頻譜{Zk}。

2.1.2 振動徵兆提取

雙通道振動資料對其進行全矢譜資訊融合後，分頻帶提取主振矢幅值作為徵兆資訊。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資訊計算通頻幅值、峭度、水平垂直比、偏心率等徵兆資訊。

2.2 振動資訊與工藝資訊的融合

振動資訊與工藝資訊通過模糊產生式規則進行多源資訊融合，把工藝資訊引入到診斷規則中，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專家軟體編制。EXSYS是美國EXSYS軟體公司推出的專家系統建造軟體，具有操作簡單、靈活性強等優點，受到了國外眾多使用者的歡迎。採用EXSYS專家系統軟體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，用徵兆資訊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，最後線上監測系統對所得故障型別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。線上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進行全矢譜資訊融合，提取振動資訊及相關工藝資訊對其進行多源資訊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，單純利用振動資訊易誤診斷為轉子不平衡。線上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，通過部位資訊啟用此規則，利用工藝資訊區分高壓缸處轉子不平衡故障和氣流激振故障。

5結束語

面向倒裝鍵合工藝晶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，設計了能將被測物件進行雙視角採圖的光路和機械裝置，詳細分析了利用所採影象求解被測物件的空間位置偏差，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。