機械誤診斷分析

1、機械誤診斷分析為了系統(tǒng)地闡述機械故障診斷中的誤診問題，給出了 誤診的含義及分類：按照機械故障診斷推理過程的環(huán)節(jié)，詳 細(xì)分析了誤診產(chǎn)生的機理和具體的原因，針對這些誤診的潛 在原因，提出了減少誤診的方法和措施。一、機械誤診斷的原因從診斷結(jié)果與診斷對象客觀存的差異來看，故障診斷的 結(jié)論可分為確診，誤診和漏診。1.1 故障的復(fù)雜性在故障診斷過程中，診斷對象的故障過程是復(fù)雜多變的， 在故發(fā)展過程中，由于引起故障的因素在性質(zhì)、特點及作用 方式是不同的，機械功能狀況和所受損害的具體情況也不同， 使得故障征兆和演變具有不同形式，診斷中往往難以迅速準(zhǔn) 確地認(rèn)識故障的性質(zhì)，導(dǎo)致誤診，具體表現(xiàn)在以下幾方面：（ 1）

2、故障的發(fā)展過程中，一種故障可能表現(xiàn)出多種不同故障征兆。如液壓系統(tǒng)故障診斷中，電磁換向閥故障可能 導(dǎo)致系統(tǒng)壓力、流量不滿足要求，脈動可能加劇，還可能導(dǎo) 致系統(tǒng)工作溫度升高等。而對不同診斷對象，即使是同一種 機械，對同一種故障的反應(yīng)也是有差異的。2）不同故障在發(fā)展過程中，可能出現(xiàn)相似的征兆， 同種征兆可能對應(yīng)多種故障形式。如回轉(zhuǎn)機械中，各種故障 的發(fā)生，往往都伴隨著振動的加劇，而且在頻域分析時，在 相同倍頻上，不同故障可能會有相似的表現(xiàn)形式。（ 3）在很多情況下，隨著故障的發(fā)展，還可能引起繼 發(fā)性故障，這種繼發(fā)性故障可能會掩蓋原來的故障，或原來 的故障掩蓋繼發(fā)性故障，這都將造成故障診斷的困難。如液

3、 壓系統(tǒng)中，由于某種原因引起油液污染程度增加，這可能引 起液壓泵運動副的嚴(yán)重磨損，磨損的顆?；烊胗鸵褐?，進一 步加劇油液，液這種壓泵磨損將引起液壓系統(tǒng)失效，泵的失 效是油液污染這種原發(fā)性故障引起的，而原發(fā)性故障和泵磨 損這種繼發(fā)性故障混在一起，相互促進，造成惡性循環(huán)，這 增加了查找原發(fā)性故障的難度。1.2 診斷知識的不確定性一般來說，我們不能等待某種故障完全發(fā)生后再得出結(jié) 論，而必須實施早期診斷，及時采取措施避免故障的進一步 發(fā)展，這樣，我們必須依據(jù)故障的部分征兆或無任何征兆情 況下作出判斷，這不可避免的帶來誤診。由于故障診斷資料不足，對故障的認(rèn)識受到較大限制， 給明確診斷帶來困難，有時不能將

4、其有類似征兆的故障完全 排除，有時所懷疑的故障的一般規(guī)律與故障征兆不完全相符， 另外排除了一種故障的可能性，又缺乏對某種故障作出識別 的足夠依據(jù)，因此故障的推理過程往往也是模糊的，具有一定程度的不確定性。1.3 理論的相對性 任何理論與實際的故障過程相比，總有局限性，機械設(shè) 備作為一個與環(huán)境和人共同組成的有機體，是有差異的，理 論只能大體概括故障診斷實踐的具體情況，同時，理論又受 到科學(xué)技術(shù)條件限制，還存在尚待認(rèn)知的領(lǐng)域。1.4 診斷實踐的局限性 故障診斷的實踐是機械故障診斷學(xué)形成發(fā)展的基礎(chǔ)，對 故障現(xiàn)象進行試驗研究，雖然也是獲取相關(guān)知識的重要途徑， 但由于試驗與機械系統(tǒng)實際運行情況、工作環(huán)境

5、是有差異的， 所得出的結(jié)論必然存在一定的局限性，作為實施故障診斷的 主體一一人，對機械系統(tǒng)的了解程度及故障診斷的實踐經(jīng)驗 不同，得出的結(jié)論也有差異。如觀察一副機械圖像，一個經(jīng) 驗豐富的人頭腦中積累了大量經(jīng)驗知識，往往能準(zhǔn)確的從中 把握機械運行狀況，作出合理診斷結(jié)論，尤其是對早期故障 和不典型故障的診斷更是如此。因此，必須加強診斷的實踐 環(huán)節(jié)，從實踐中抽取有用的知識去擴充和豐富我們的診斷系 統(tǒng)。1.5 獲取數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性在實施故障診斷過程中，首先應(yīng)獲取機械系統(tǒng)運行的有 關(guān)數(shù)據(jù)。機械運行過程中，往往受外界環(huán)境及各種隨機因素 影響，使獲取的數(shù)據(jù)具有某種程度的不準(zhǔn)確性，容易造成誤 診。因此需采取必要數(shù)

6、據(jù)預(yù)處理手段， 減少隨機因素的影響， 剔除其中的趨勢項、奇異項等，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，這也是降 低誤診率的必要條件。1.6 診斷人員不專業(yè) 診斷人員的素質(zhì)也覺得了診斷結(jié)論的正確程度。診斷人 員的理論知識、實踐經(jīng)驗、方法知識以及執(zhí)行故障診斷時的 態(tài)度都有可能導(dǎo)致誤診。二、機械故障診斷中信息提取2.1 信息提取不可靠 多采用間接診斷，即通過二次診斷信息來間接判斷設(shè)備 中關(guān)鍵零部件的狀態(tài)變化。而診斷測試便是獲取二次診斷信 息必備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。最常見的是振動測試（位移、速度、加 速度）和聲音測試。然后，由于各種原因，獲取的數(shù)據(jù)可能 發(fā)生偏差。體現(xiàn)在 3 個方面：（1）數(shù)據(jù)沒有正確反應(yīng)客觀存 在；（ 2）數(shù)據(jù)

7、的信噪比低； （ 3）數(shù)據(jù)的不完備性。如果把這 些不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)當(dāng)成有效數(shù)據(jù)來分析，就很可能發(fā)生誤診。2.2 信息處理不準(zhǔn)確 診斷特征主要通過對設(shè)備采集來的信號進行分析和處 理獲取。這些特征可能是一些簡單的時域特征，如峰峰值、 均方根值、峭度等，或者工藝參數(shù)特征，如油溫、油壓等， 還有一些復(fù)雜的頻域特征及基于全息譜的特征，如轉(zhuǎn)頻橢圓 及軸心軌跡等。 在應(yīng)用中， 許多方法都有其應(yīng)用的前提條件。 而且，在不同的應(yīng)用場合，各種方法還可能存在其局限性以 及數(shù)學(xué)上的精確性問題。在實際應(yīng)用中，如果沒有注意到這 些，就可能引起誤診。2.3 信息不完美 對于一個診斷對象，如果其運行狀態(tài)較復(fù)雜，由于客觀 條件和手

8、段的限制等原因，可能使獲得的信息難以確切的給 出診斷結(jié)論，主要體現(xiàn)在以下 3 個方面：（ 1）信息不完備。在診斷實踐中，故障與診斷信息之 間并非一一對應(yīng)的關(guān)系。一個信息對應(yīng)多個不同的故障，而 一個故障也表征為多個不同的信息。這就需要掌握充分的有 用信息來區(qū)分不同的故障。否則，就可能出現(xiàn)誤診。（ 2）信息不一致。診斷信息不一致在診斷實踐中也是 常見現(xiàn)象。 這些信息之間存在一定程度上的沖突。 也就是說， 某些信息很大程度上支持故障F1,否定故障F2;相反，另一些信息則支持故障 F2,而否定故障F1。此時，誤診也容易發(fā) 生。（ 3）信息不確定。來自于診斷對象的診斷信息經(jīng)歷了 許多傳輸途徑，其不確定性

9、可能較小，也可能很大，如傳感 器、傳輸線等均影響其確定性。此外，還有定性與定量信息 之間轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的不確定性。三、提高信息可靠度、減少誤診斷的措施3.1 提高診斷測試的準(zhǔn)確性提高診斷測試的準(zhǔn)確性是保證診斷數(shù)據(jù)可靠性的重要 前提?？梢詮囊韵?4 方面著手：（1）對傳感器進行定時檢驗； （2）可考慮用多個傳感器測量； （3）采用可靠的傳輸線；（ 4） 正確設(shè)置采樣參數(shù)。3.2 提供診斷系統(tǒng)的可靠性 隨著設(shè)備運行與維護的需要，各種在線、離線、遠程等 診斷分析系統(tǒng)以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等 智能診斷系統(tǒng)逐漸用于機械故障診斷，為確診故障帶來了許 多便利之余，也增加了機械故障誤診的可能性。開放合理完 善有效的診斷系統(tǒng)，提高它們在特征提取或診斷推理方面的 可靠性，有利于減小誤診。3.3 加強診斷信息描述的可靠性在診斷實踐中， 診斷信息既有定性信息， 也有定量信息； 既包含簡單信息，又包含復(fù)雜信息；既存在確定信息，又存 在不確定信息。在診斷推理過程中，定量信息經(jīng)常會轉(zhuǎn)換為 定性信息。概率論和模糊數(shù)學(xué)是描述這些信息的強有力的工具。因 而，可以考慮要用適當(dāng)?shù)姆绞桨迅怕收摵湍：龜?shù)學(xué)理論融入 到故障診斷的信息表達和描述中來，加強其描述的客觀性。四、粗級理論對信息不確定性的處理 粗級理論是一種處理模糊和不確定知識的有效數(shù)學(xué)工 具，其在知識分類和知