旋转机械基于信号的故障检测分析.pdf

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1、越测与控制·机械研究与应用·旋转机械基于信号的故障检测分析毛喜武(天津工业大学，天津30o160)摘要：旋转机械是各种类型机械设备中数量最多、应用最广泛的一类机械，介绍了基于信号处理的旋转机械故障诊断，并给出了支持向量机下模式识别与故障检测的方法，对压缩机进行了实验研究，证明了方法的有效性。该方法可以广泛应用到工程实际中，为有关人员起到一定的参考作用。关键词：状态监测；旋转机械；故障诊断；振动中图分类号：TH17文献标识码：A文章编号：1006—4414(2010)02—0104—02Faultdetectionanalysisofrotatingm

2、achinerybasedonsignalMgoXi—WLI(Tianjinpolytechnicuniversity，Tianjin300160，China)Abstract：Inallkindsofmechanicalequipment，rotatingmachineryhasthelargestnumber，andismostwidelyused．Inthispaper，thefaultdetectionofrotatingmachinerybasedonsignalisintroduced．Thepatternrecognitionunder

3、theconditionofsupportingvectormachineandfaultdetectionareallprovided．Aftertestingandresearchingcompressor，theefectivenessofthismethodisverified．Andthemethodcanbewidelyusedinactualengineering，whichCanprovidereferencefortherelatedusei~．Keywords：statetest；rotatingmachinery；faultde

4、tection；vibration1引言解一定是全局最优解。如图l所示，其中日为分类旋转机械是各种类型机械设备中数量最多、应用超平面，和分别为过各类中离分类超平面最近最广泛的一类机械，特别是一些大型旋转机械，如气的样本且平行于分类超平面的平面，它们之间的距离轮机、球磨机、离心式压缩机等都是一些重要工业部叫做分类间隔，即分类间隔为2／IJtolJo对于两分类门的关键设备，由于其价格昂贵，一般情况下没有备的模式识别问题，给定训练集(，Y。)，⋯，(，)，用设备，如果出现故障将造成巨大的经济损失，会导∈R，YE{+1，一1}，可将线性分类超平面H可写为致生

5、产过程不能正常运行或引起链式反应导致整个H：W·+b=0时，对于两类数据集合C。和c2则分设备遭受损坏u-2J。因此，及时发现旋转机械的早期另0应有(t￡，，)+b>0，V‘∈Cl；(tcJ，‘)+b<0，Vi故障，消除事故，是一个十分迫切的现实问题。EC：。若Y=±1代表所属的类别，则将判别函数进2支持向量机的模式识别算法行归一化处理可有，Y[(埘·‘)+b]≥1，f=1，2⋯，l。由于分类间隔最大意味着推广能力越强。因此结构风险的最小化可以通过使经验风险最小和分类间隔最大来实现。对于这个问题，可以定义一个L丑-grange函数来求解：1n2L(w

6、，b，0)=÷Il一∑ai[，，(+_i=11wIl6)一1]对其求最优可得：图1多种分类超平面示意图W=∑al’y，b’i=1支持向量机是在统计学习理论的基础上建立的，：)，一‘．其基本原理是寻找一个最优分类面，并使其两侧的分n．1一类数据间隙(margin)最大。此外由于支持矢量机将其中：n，是(口)口一口(‘最优问题是一个凸优化形式，因此其得到的局部最优)取最大值时的口。收稿日期：2010—03—17作者简介：毛喜武(1986一)，男，天津宝坻人。研究方向：机械工程及自动化。·l04·制造业信息化·机械研究与应用·得到上述参数后，分类决策函数为

7、：故障，松动有两种情况：①地脚螺栓连接松动。它带)：sgn(W·戈+b)来的后果是引起整个机器松动；②零件之间正常的配合关系被破坏造成配合间隙超差而引起的松动，比如=sgn[∑口i(·Xi)+b]滚动与轴承的内圈与转轴或外圈与轴承座孔之间的对于多模式的支持向量机来说，可以通过两两比配合，因丧失了配合精度而造成松动。较来实现。机械故障模式识别，主要是输入原始数(4)摩擦摩擦故障形式多种多样，如转子与密据，并根据其类别采取相应行为的一种诊断方法。模封件的摩擦，转子与隔板之间的摩擦，电动机转子与式识别系统涉及如下几个步骤如图2所示。数据采定子的摩擦，叶轮、

8、齿轮、风扇与机壳或护罩的摩擦、集、特征选择、模型选择、训练和评估。滚动轴承外圈与轴承孔、以及转轴与轴承内圈或