機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)演示文稿

機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)演示文稿當(dāng)前第1頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)（優(yōu)選）機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)當(dāng)前第2頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)提綱引言學(xué)科范疇學(xué)科發(fā)展意義監(jiān)測與診斷技術(shù)基礎(chǔ)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)監(jiān)測與診斷技術(shù)發(fā)展趨勢結(jié)束語當(dāng)前第3頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)引言引言學(xué)科范疇學(xué)科發(fā)展意義監(jiān)測與診斷技術(shù)基礎(chǔ)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)監(jiān)測與診斷技術(shù)發(fā)展趨勢結(jié)束語當(dāng)前第4頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)引言現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的要求:可靠性可用性維修性經(jīng)濟(jì)性安全性進(jìn)行全壽命管理，實(shí)行全面質(zhì)量保證體系制度機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)在滿足上述這些要求中，扮演著越來越重要的角色當(dāng)前第5頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)引言機(jī)械設(shè)備是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，設(shè)備管理則是企業(yè)管理中的重要領(lǐng)域也就是說，企業(yè)管理的現(xiàn)代化必然要以設(shè)備管理的現(xiàn)代化作為其重要組成部分機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)在設(shè)備管理與維修現(xiàn)代化中占有重要的地位我國已將設(shè)備診斷技術(shù)、修復(fù)技術(shù)和潤滑技術(shù)列為設(shè)備管理和維修工作的三項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)當(dāng)前第6頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)引言維修方式歸納起來有三大類，共五種形式：事后維修(BM)改善維修(CM)預(yù)防維修(PM)－視情維修(COM)、狀態(tài)維修(CBM)和計(jì)劃(定期)維修(TBM)當(dāng)前第7頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)引言狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)是預(yù)防(狀態(tài))維修的必要條件推廣和應(yīng)用設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)可以達(dá)到如下目的：保障設(shè)備運(yùn)行安全，防止突發(fā)事故保證設(shè)備工作精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量實(shí)施狀態(tài)維修(或預(yù)防維修)，節(jié)約維修費(fèi)用避免設(shè)備事故帶來的環(huán)境污染及其它危害給企業(yè)部門帶來較大的間接經(jīng)濟(jì)效益當(dāng)前第8頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)引言實(shí)踐證明，機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)正在改變著我國傳統(tǒng)維修管理的被動(dòng)局面正在向預(yù)防(狀態(tài))維修的新方式推進(jìn)促使設(shè)備壽命周期費(fèi)用最經(jīng)濟(jì)和綜合效率最高可見，狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)是開展預(yù)防(狀態(tài))維修的重要支撐當(dāng)前第9頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)引言機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是一門正在不斷完善和發(fā)展的交叉型學(xué)科是一項(xiàng)與現(xiàn)代化工業(yè)大生產(chǎn)緊密相關(guān)的技術(shù)是機(jī)械學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一故障診斷學(xué)科需解決的重要問題故障特征信息提取和故障分類、識(shí)別的新理論及新方法研究復(fù)雜故障產(chǎn)生機(jī)理及模型的深入研究故障診斷智能系統(tǒng)研究，包括診斷專家系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)當(dāng)前第10頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)學(xué)科范疇引言學(xué)科范疇學(xué)科發(fā)展意義監(jiān)測與診斷技術(shù)基礎(chǔ)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)監(jiān)測與診斷技術(shù)發(fā)展趨勢結(jié)束語當(dāng)前第11頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)學(xué)科范疇當(dāng)前第12頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)定義機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是識(shí)別機(jī)械設(shè)備(機(jī)器或機(jī)組)運(yùn)行狀態(tài)的一門綜合性應(yīng)用科學(xué)和技術(shù)，它主要研究機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化在診斷信息中的反映通過測取設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，并結(jié)合其歷史狀況對(duì)所測信號(hào)進(jìn)行處理分析，特征提取，從而定量診斷(識(shí)別)機(jī)械設(shè)備及其零部件的運(yùn)行狀態(tài)(正常、異常、故障)，進(jìn)一步預(yù)測將來狀態(tài)，最終確定需要采取的必要對(duì)策的一門技術(shù)主要內(nèi)容包括監(jiān)測、診斷(識(shí)別)和預(yù)測三個(gè)方面當(dāng)前第13頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)定義–技術(shù)結(jié)構(gòu)關(guān)系當(dāng)前第14頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)定義–監(jiān)測與診斷的關(guān)系機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷既有區(qū)別、又有聯(lián)系，同一學(xué)科的兩個(gè)層次：[簡易/精密]狀態(tài)監(jiān)測也稱為簡易診斷，一般是通過測定設(shè)備的某些較為單一的特征參數(shù)(如振動(dòng)、溫度、壓力等)來檢查設(shè)備狀態(tài)，并根據(jù)特征參數(shù)值與門限值之間的關(guān)系來決定設(shè)備的狀態(tài)如果對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期或連續(xù)的狀態(tài)監(jiān)測，便可獲得有關(guān)設(shè)備狀態(tài)變化的趨勢規(guī)律，據(jù)此可預(yù)測和預(yù)報(bào)設(shè)備的將來狀態(tài)。通常這就叫做趨勢分析故障診斷也稱為精密診斷，不僅要掌握設(shè)備的狀態(tài)正常與否，同時(shí)還需要對(duì)產(chǎn)生故障的原因、部件（位置）以及故障的嚴(yán)重程度進(jìn)行深入的分析和判斷當(dāng)前第15頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)學(xué)科發(fā)展意義引言學(xué)科范疇學(xué)科發(fā)展意義監(jiān)測與診斷技術(shù)基礎(chǔ)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)監(jiān)測與診斷技術(shù)發(fā)展趨勢結(jié)束語當(dāng)前第16頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)故障診斷的目的目標(biāo)：保證設(shè)備的安全、可靠和高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行主要目的：及時(shí)、正確、有效地對(duì)設(shè)備的各種異常或故障狀態(tài)作出診斷，預(yù)防或消除故障；同時(shí)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)進(jìn)行必要的指導(dǎo)。確?？煽啃?、安全性和有效性制定合理的監(jiān)測維修制度，保證設(shè)備發(fā)揮最大設(shè)計(jì)能力,同時(shí)在允許的條件下充分挖掘設(shè)備潛力，延長其服役期及使用壽命，降低設(shè)備全壽命周期費(fèi)用通過檢測、分析、性能評(píng)估等，為設(shè)備修改結(jié)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理制造及生產(chǎn)過程提供數(shù)據(jù)和信息當(dāng)前第17頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)故障診斷的任務(wù)狀態(tài)監(jiān)測：了解和掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。包括采用各種檢測、測量、監(jiān)視、分析和判別方法，結(jié)合設(shè)備的歷史和現(xiàn)狀，考慮環(huán)境因素，對(duì)運(yùn)行狀態(tài)作出評(píng)估，并為進(jìn)一步分析提供信息故障診斷：根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測所得信息，結(jié)合已知的結(jié)構(gòu)特性和參數(shù)、環(huán)境條件及運(yùn)行歷史，對(duì)故障進(jìn)行預(yù)報(bào)和分析、判斷，確定故障的性質(zhì)、類別、程度、原因、部位，指出故障發(fā)生和發(fā)展的趨勢及其后果當(dāng)前第18頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)故障診斷的任務(wù)指導(dǎo)設(shè)備管理和維修：根據(jù)故障診斷的結(jié)果，提出控制故障繼續(xù)發(fā)展和消除故障的對(duì)策或措施(調(diào)整、維修、治理)；為推進(jìn)視情維修體制提供依據(jù)當(dāng)前第19頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)開展故障診斷工作的意義有利于提高設(shè)備管理水平“

管好、用好、修好”設(shè)備，不僅是保證簡單再生產(chǎn)的必要條件，而且能提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)地發(fā)展機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是提高設(shè)備管理水平的一個(gè)重要組成部分當(dāng)前第20頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)開展故障診斷工作的意義避免重大事故發(fā)生，減少事故危害性現(xiàn)代設(shè)備的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，功能越來越完善，自動(dòng)化程度越來越高。但是，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)所帶來的影響程度也明顯增大，有時(shí)不僅僅是造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，往往還會(huì)帶來災(zāi)難性的事故發(fā)展機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)，并進(jìn)行有效、合理的實(shí)施，可以掌握設(shè)備的狀態(tài)變化規(guī)律及發(fā)展趨勢，防止事故于未然，將事故消滅在萌芽當(dāng)前第21頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)開展故障診斷工作的意義可以獲得潛在的巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益生產(chǎn)設(shè)備停機(jī)、停工帶來的單位損失越來越大最大限度降低設(shè)備壽命周期費(fèi)用，最大限度提高以生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的管理壽命周期費(fèi)用(LCC)＝研制費(fèi)用＋生產(chǎn)費(fèi)用＋使用、維修費(fèi)用＝購置費(fèi)用＋使用、維修費(fèi)用推行設(shè)備診斷技術(shù)和現(xiàn)代維修技術(shù)，有助于減少使用、維修費(fèi)用，從而從整體上降低設(shè)備的壽命周期費(fèi)用當(dāng)前第22頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)開展故障診斷工作的意義–

舉例我國因機(jī)械設(shè)備事故造成的損失十分嚴(yán)重1985年10月29日山西大同第二電廠20萬千瓦2號(hào)機(jī)組因超速誘發(fā)軸系強(qiáng)烈振動(dòng)，軸系斷裂為五段，機(jī)組嚴(yán)重?fù)p壞，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1400萬元；1988年2月12日陜西秦嶺電廠20萬千瓦5號(hào)機(jī)組軸系發(fā)生突發(fā)性強(qiáng)烈振動(dòng)，軸系斷裂為十三段，機(jī)組嚴(yán)重?fù)p毀，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)3000萬元；對(duì)石化引進(jìn)30萬噸合成氨和40萬噸尿素化肥廠中的五大透平壓縮機(jī)組的初步調(diào)查結(jié)果表明，僅1977年和1978年的兩年的不完全統(tǒng)計(jì)，機(jī)械事故就高達(dá)一百多次，遭受經(jīng)濟(jì)損失約有幾個(gè)億當(dāng)前第23頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)開展故障診斷工作的意義–

舉例宏觀上實(shí)施故障診斷能帶來經(jīng)濟(jì)效益1980年度美國用于設(shè)備維修的費(fèi)用為2460億美元，其中有將近1/3(約750億美元)屬于維修方法采用不當(dāng)(包括缺乏正確的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù))而浪費(fèi)掉的我國1987年國營工業(yè)和交通企業(yè)有40萬個(gè)以上，總固定資產(chǎn)約為7000億元，每年用于設(shè)備大修、小修及處理故障的費(fèi)用一般占固定資產(chǎn)原值的3～5%。因此，采用狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)改善設(shè)備維修方式和方法后，一年就有可能取得數(shù)百億元的經(jīng)濟(jì)效益當(dāng)前第24頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)開展故障診斷工作的意義–

舉例對(duì)生產(chǎn)單位有很高的收益/投資比日本資料報(bào)道，實(shí)施故障診斷后，事故率減少75%，維修費(fèi)用降低25-50%英國2000家大型工廠采用診斷技術(shù)后每年節(jié)省維修費(fèi)用達(dá)3億英鎊，而每年用于投資故障診斷系統(tǒng)和技術(shù)手段的費(fèi)用為0.5億英鎊，從而凈獲益達(dá)2.5億英鎊/年美國pekrul發(fā)電廠實(shí)施故障診斷技術(shù)后的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到其本身投入的36倍當(dāng)前第25頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)美國Pekrul電廠故障診斷效益分析當(dāng)前第26頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)監(jiān)測與診斷技術(shù)基礎(chǔ)引言學(xué)科范疇學(xué)科發(fā)展意義監(jiān)測與診斷技術(shù)基礎(chǔ)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)監(jiān)測與診斷技術(shù)發(fā)展趨勢結(jié)束語當(dāng)前第27頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)管理體制監(jiān)測與診斷工作是一個(gè)系統(tǒng)工程首先要有設(shè)備其次要有懂專業(yè)的技術(shù)人員更重要的是還必須有系統(tǒng)完善的管理體制當(dāng)前第28頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)基于振動(dòng)(噪聲)測量與分析在這里所提及的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷，均是指基于振動(dòng)測量與分析方面的技術(shù)事實(shí)上狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是一門綜合性極強(qiáng)、涉及面非常廣泛、學(xué)科交叉滲透十分豐富的技術(shù)除了應(yīng)用振動(dòng)分析方法之外，還可采用油液分析、紅外熱像、超聲探傷以及溫度、壓力分析等多種不同技術(shù)當(dāng)前第29頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)基于振動(dòng)(噪聲)測量與分析振動(dòng)是自然界中的一種很普遍的運(yùn)動(dòng)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)中包含了豐富的機(jī)器狀態(tài)信息，它是機(jī)械設(shè)備故障特征信息的良好載體利用振動(dòng)信號(hào)來獲取機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并進(jìn)行故障診斷具有如下優(yōu)點(diǎn)：方便性：利用各種振動(dòng)傳感器及分析儀器，可以很方便地獲得振動(dòng)信號(hào)在線性：振動(dòng)監(jiān)測可在現(xiàn)場不停機(jī)的情況下進(jìn)行無損性：在振動(dòng)監(jiān)測過程中，不會(huì)對(duì)被測對(duì)象造成損傷當(dāng)前第30頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)信號(hào)處理技術(shù)信號(hào)處理技術(shù)是進(jìn)行故障診斷的基礎(chǔ)，是特征提取必不可少的工具信號(hào)處理技術(shù)分為傳統(tǒng)和現(xiàn)代兩大類，其中：傳統(tǒng)的信號(hào)處理技術(shù)是指以FFT為核心的信號(hào)分析技術(shù)，在實(shí)際運(yùn)用中發(fā)揮著重要的作用而近年來發(fā)展起來的現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)在故障特征提取方面正嶄露出頭角當(dāng)前第31頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)(傳統(tǒng))信號(hào)處理技術(shù)TransferFunctionFFT(FastFourierTransform)CorrelationPSD特征提取技術(shù)當(dāng)前第32頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)(傳統(tǒng))信號(hào)處理結(jié)果示例當(dāng)前第33頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)現(xiàn)代信號(hào)處理的本質(zhì)可用七個(gè)“非”字來高度概括，即研究：非線性、非因果、非最小相位系統(tǒng)非高斯、非平穩(wěn)、非整數(shù)維(分形)信號(hào)非白色加性噪聲為準(zhǔn)確、有效地獲得故障特征信息，目前重點(diǎn)是：研究和發(fā)展基于非高斯、非平穩(wěn)及非線性故障信號(hào)的分析理論及方法時(shí)頻分布、小波分析、高階統(tǒng)計(jì)量分析、循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)處理、非線性分析、…當(dāng)前第34頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)非線性特征提取技術(shù)現(xiàn)代信號(hào)處理非平穩(wěn)非高斯高階統(tǒng)計(jì)量分析時(shí)頻分布、小波分析分形、關(guān)聯(lián)維數(shù)…當(dāng)前第35頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-時(shí)頻分布當(dāng)前第36頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-時(shí)頻分布當(dāng)前第37頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-小波分析在時(shí)-頻平面上，時(shí)間-頻率分辨率是變化的高頻處：時(shí)間分辨率高、而頻率分辨率低低頻處：時(shí)間分辨率低、而頻率分辨率高小波基函數(shù)時(shí)-頻平面上的分辨率當(dāng)前第38頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-小波包分析當(dāng)前第39頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-連續(xù)小波分析用Hermitian小波變換探測正弦信號(hào)中的微弱準(zhǔn)脈沖用Hermitian小波變換對(duì)含有微弱準(zhǔn)脈沖和噪聲的正弦信號(hào)進(jìn)行分析當(dāng)前第40頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-小波尺度與相位譜當(dāng)前第41頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-雙譜分析非參數(shù)雙譜定義為三階累積量譜當(dāng)前第42頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-雙譜分析InputvectorforLVQ:4x8PeakvaluesofprojectionofBispectrumprojectionofBi-Sp當(dāng)前第43頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-雙譜分析Bi-SpMethodMACMethod當(dāng)前第44頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)是一種帶有隱含周期性的特殊非平穩(wěn)信號(hào)，其統(tǒng)計(jì)特性表現(xiàn)為周期平穩(wěn)性，或者說其統(tǒng)計(jì)函數(shù)呈周期或多周期(各周期不成比例)變化旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)信號(hào)，尤其是當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，往往表現(xiàn)為典型的周期性變化信號(hào)當(dāng)前第45頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)BPSK信號(hào)受到白噪聲和五個(gè)AM干擾信號(hào)影響時(shí)的SCD譜相關(guān)密度幅值BPSK信號(hào)的譜相關(guān)密度(SCD)幅值白噪聲和五個(gè)AM干擾信號(hào)的SCD譜相關(guān)密度幅值SCD--SpectralcorrelationdensityBPSKsignal--BinaryPhase-ShiftKeyedsignal當(dāng)前第46頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)給定調(diào)制信號(hào)x(t)=(1+cos(2p30t)+cos(2p70t))*cos(2p1000t)循環(huán)自相關(guān)函數(shù)(CACF)當(dāng)前第47頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)循環(huán)頻率30Hz處的切片循環(huán)頻率70Hz處的切片60Hz處的切片當(dāng)前第48頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)循環(huán)頻率1970Hz處的切片循環(huán)頻率1930Hz處的切片當(dāng)前第49頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-盲源分離所謂盲源分離技術(shù)(BlindSourceSeparation)，是研究在未知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)、源信號(hào)的混合系數(shù)及其概率分布的情況下，僅利用源信號(hào)之間相互獨(dú)立這一微弱已知條件，從一組傳感器測量所得的混合信號(hào)中分離出獨(dú)立源信號(hào)的一種技術(shù)當(dāng)前第50頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-盲源分離兩個(gè)源信號(hào)的波形兩個(gè)源信號(hào)的頻譜四個(gè)測量信號(hào)的波形四個(gè)測量信號(hào)的頻譜盲源分離結(jié)果

當(dāng)前第51頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-數(shù)據(jù)挖掘KDD從存放在數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫或其他信息庫中的大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有用知識(shí)的過程?！狫iaweiHan由于在研究和應(yīng)用領(lǐng)域，“數(shù)據(jù)挖掘(DM)”比“數(shù)據(jù)庫中的知識(shí)發(fā)現(xiàn)(KDD)”這個(gè)詞更流行，因此，現(xiàn)在多采用“數(shù)據(jù)挖掘(DM)”這個(gè)術(shù)語。當(dāng)前第52頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)挖掘用于知識(shí)庫建立狀態(tài)識(shí)別診斷決策特征提取如何更好解決同樣的問題如何更新知識(shí)庫如何利用歷史數(shù)據(jù)DataMining海量數(shù)據(jù)海量數(shù)據(jù)知識(shí)庫當(dāng)前第53頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-數(shù)據(jù)挖掘Fayyad等人提出的過程模型（1996年）當(dāng)前第54頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用過程測試數(shù)據(jù)故障數(shù)據(jù)DataMining評(píng)估更新XX故障機(jī)器現(xiàn)場數(shù)據(jù)分類規(guī)則現(xiàn)場評(píng)判當(dāng)前第55頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-數(shù)據(jù)挖掘美國Marquette大學(xué)的R.J.

Povinelli等人提出的TSDM（TimeSeriesDataMining）模型，可以預(yù)測和特征化可調(diào)速感應(yīng)電機(jī)的故障。入相空間將時(shí)間序列嵌選擇臨時(shí)模式長度Q定義事件特征函數(shù)g(t)、目標(biāo)函數(shù)f(P)和優(yōu)化公式索臨時(shí)模式簇在相空間中搜定義TSDM目標(biāo)測試時(shí)間序列被觀測的時(shí)間序列將時(shí)間序列嵌入相空間預(yù)測事件發(fā)生評(píng)價(jià)訓(xùn)練結(jié)果當(dāng)前第56頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-數(shù)據(jù)挖掘正常電機(jī)扭矩信號(hào)3個(gè)柵條斷裂后的扭矩信號(hào)3個(gè)端面連接條斷裂后的扭矩信號(hào)扭矩相空間圖TSDM挖掘算法

時(shí)間序列當(dāng)前第57頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-數(shù)據(jù)挖掘德國DataEngine4.0系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)預(yù)處理獲得診斷模型可視化模糊邏輯神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前第58頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)現(xiàn)代信號(hào)處理結(jié)果示例-數(shù)據(jù)挖掘英國Aston大學(xué)根據(jù)電力工業(yè)的需要，開發(fā)了一個(gè)MODIAROT（ModelBasedDiagnosisofRotorSystemsinPowerPlants）系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯等作為數(shù)據(jù)挖掘方法，將設(shè)備在線測量數(shù)據(jù)與模型仿真輸出進(jìn)行比較，進(jìn)而診斷設(shè)備故障。

采用先進(jìn)計(jì)算方法比較信號(hào)處理合成振動(dòng)信號(hào)系統(tǒng)模型實(shí)際振動(dòng)信號(hào)故障模型結(jié)合實(shí)際故障機(jī)器辨識(shí)當(dāng)前第59頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)可視化聲源定位技術(shù)通過重建設(shè)備輻射的噪聲場以直觀的動(dòng)態(tài)圖像來進(jìn)行噪聲源的識(shí)別和定位，為噪聲控制、預(yù)測及故障診斷等提供依據(jù)當(dāng)前第60頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)常用的聲場可視化方法近場聲全息（NAH）－傳統(tǒng)方法基于邊界元建模（BEM）的NAHHELS方法（Helmholtz方程最小平方誤差）波疊加方法（WaveSuperposition）波束形成（Beamforming）當(dāng)前第61頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)可視化聲源定位實(shí)例汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)當(dāng)前第62頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)6300HzR

5cm3150HzR

10cm4000HzR

8cm5000HzR

6cm汽車發(fā)動(dòng)機(jī)聲場圖

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Beamforming(66)近場聲全息需要約3300個(gè)測點(diǎn)，才能識(shí)別這樣的高頻當(dāng)前第63頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)引言學(xué)科范疇學(xué)科發(fā)展意義監(jiān)測與診斷技術(shù)基礎(chǔ)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)監(jiān)測與診斷技術(shù)發(fā)展趨勢結(jié)束語當(dāng)前第64頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)在完成狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的過程中，通常需要依靠一定的監(jiān)測與診斷工具和手段，即需要有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)化的自動(dòng)監(jiān)測與診斷裝置、儀器或系統(tǒng)當(dāng)前第65頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)前的考慮建立監(jiān)測與診斷系統(tǒng)之前應(yīng)考慮如下問題：經(jīng)濟(jì)性-應(yīng)能夠盡可能地節(jié)省投資；可靠性-自身應(yīng)具有更高的可靠性；實(shí)用性-實(shí)用的功能，操作簡便；有效性-分析、診斷結(jié)果有效；擴(kuò)展性-較好的可擴(kuò)展性和自開發(fā)性能。一般情況下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)企業(yè)用于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的投資應(yīng)占其固定資產(chǎn)的1％～5％。并且，隨著設(shè)備復(fù)雜程度和技術(shù)先進(jìn)性的增加，此項(xiàng)投資的額度還應(yīng)有相應(yīng)的增加當(dāng)前第66頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的分類與選用離線系統(tǒng)(巡檢系統(tǒng))在線系統(tǒng)(集中式、分布式)遠(yuǎn)程系統(tǒng)(C/S結(jié)構(gòu)、B/S結(jié)構(gòu))當(dāng)前第67頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)離線系統(tǒng)也稱為機(jī)械故障巡檢系統(tǒng)，通常由傳感器、便攜式數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)軟件組成采用定期巡回檢測和離線分析的方式工作適合于對(duì)工廠中量大面廣的中、小型機(jī)械設(shè)備，尤其是那些尚無固定監(jiān)測點(diǎn)的機(jī)器進(jìn)行定期的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷當(dāng)前第68頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)在線系統(tǒng)在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集連續(xù)、快速、數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)性好、分析診斷功能全面、豐富等特點(diǎn)適用于具有固定監(jiān)測點(diǎn)的大型連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備這類系統(tǒng)又可分為集中式單機(jī)系統(tǒng)、集散式系統(tǒng)以及分布式系統(tǒng)當(dāng)前第69頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)集中式結(jié)構(gòu)是以單一(微型)計(jì)算機(jī)為主體的監(jiān)測與診斷系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)主控完成現(xiàn)場工況監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理與分析、故障診斷等全部工作優(yōu)點(diǎn)：便于管理控制，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性;系統(tǒng)具備信號(hào)處理、特征提取、狀態(tài)分類、趨勢分析以及分析報(bào)告生成、數(shù)據(jù)庫管理等多方面的功能當(dāng)前第70頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)集散式結(jié)構(gòu)利用多臺(tái)計(jì)算機(jī)來聯(lián)合實(shí)施監(jiān)測與診斷，但這里的每臺(tái)計(jì)算機(jī)彼此相互獨(dú)立，基本上沒有聯(lián)系，其實(shí)質(zhì)是集中式結(jié)構(gòu)的簡單迭加通過RS232或RS422串行通訊方式把一臺(tái)主控計(jì)算機(jī)與若干臺(tái)從屬計(jì)算機(jī)聯(lián)接起來協(xié)同工作的主從式結(jié)構(gòu)。其中，從屬計(jì)算機(jī)(或稱輔助計(jì)算機(jī))分別獨(dú)立地完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與狀態(tài)監(jiān)測并共享主機(jī)，而主機(jī)則負(fù)責(zé)完成分析與診斷功能并始終肩負(fù)對(duì)從屬機(jī)進(jìn)行管理和控制的任務(wù)當(dāng)前第71頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)分布式結(jié)構(gòu)-遠(yuǎn)程系統(tǒng)的雛形針對(duì)地域分布較廣的多臺(tái)機(jī)器設(shè)備，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把分布于各局部現(xiàn)場、獨(dú)立完成特定功能的本地計(jì)算機(jī)互聯(lián)接起來，并在一臺(tái)主控計(jì)算機(jī)的控制下，構(gòu)成分級(jí)管理模式，最終達(dá)到資源共享、協(xié)同工作、分散監(jiān)測與集中管理、診斷的目的當(dāng)前第72頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)分布式結(jié)構(gòu)-遠(yuǎn)程系統(tǒng)的雛形分布式結(jié)構(gòu)具有資源分散、結(jié)構(gòu)模塊性、工作并行性、協(xié)作自治性、系統(tǒng)透明性等優(yōu)點(diǎn)。此外：分散數(shù)據(jù)采集，集中狀態(tài)監(jiān)測、診斷和管理可靠性高各現(xiàn)場工作站均能夠獨(dú)立完成分布式處理，各節(jié)點(diǎn)具有相對(duì)獨(dú)立性，當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)發(fā)生問題時(shí)，并不影響其它節(jié)點(diǎn)的正常工作可護(hù)展性和靈活性好由于采用了網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)能在適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展過程中，方便地將落后設(shè)備從網(wǎng)上卸下、將更新設(shè)備掛到網(wǎng)上功能強(qiáng)系統(tǒng)支持多用戶、多任務(wù)，可承擔(dān)較多的工作負(fù)荷成本低網(wǎng)絡(luò)接口集成度高，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施可與生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)等共享，系統(tǒng)的整體性能價(jià)格比高當(dāng)前第73頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)遠(yuǎn)程故障診斷的基本概念基于Internet/Intranet的遠(yuǎn)程故障診斷是設(shè)備診斷技術(shù)與通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物遠(yuǎn)程診斷跨越了企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)與企業(yè)在時(shí)間和空間上的距離學(xué)術(shù)界可以利用網(wǎng)上診斷服務(wù)器開設(shè)技術(shù)知識(shí)講座，對(duì)企業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行輔導(dǎo)和技術(shù)培訓(xùn)，同時(shí)發(fā)表有關(guān)的最新研究成果企業(yè)界則可以利用監(jiān)測服務(wù)器為研究機(jī)構(gòu)提供寶貴的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，向研究機(jī)構(gòu)或其它企業(yè)提出咨詢當(dāng)前第74頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)遠(yuǎn)程故障診斷的基本概念遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)能夠方便地實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部、行業(yè)內(nèi)部、甚至更大范圍的診斷數(shù)據(jù)和知識(shí)的共享，能夠有效地組織異地專家會(huì)診等遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)還是一個(gè)集咨詢、培訓(xùn)、討論、數(shù)據(jù)交換等于一體的全方位的信息交流系統(tǒng)這樣既解決了生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)力量不足和技術(shù)水平提高的問題又有利于研究機(jī)構(gòu)更準(zhǔn)確、更有效的獲得設(shè)備運(yùn)行的第一手資料，充實(shí)理論和技術(shù)研究當(dāng)前第75頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一個(gè)完整的遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)通常應(yīng)當(dāng)包括三個(gè)主要子系統(tǒng)遠(yuǎn)程診斷中心：在高性能WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的支撐下?lián)?fù)整個(gè)系統(tǒng)的控制協(xié)調(diào)任務(wù)企業(yè)監(jiān)測分析中心(初級(jí)診斷中心)：主要負(fù)責(zé)企業(yè)內(nèi)部的監(jiān)測、分析和診斷，以及設(shè)備管理工作，同時(shí)負(fù)責(zé)對(duì)下屬監(jiān)測工作站的控制及管理現(xiàn)場監(jiān)測工作站：由網(wǎng)絡(luò)化的高性能再線數(shù)據(jù)采集器或便攜式數(shù)據(jù)采集器所構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理以及報(bào)警監(jiān)控等工作當(dāng)前第76頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的模型當(dāng)前第77頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的基本要求無成本客戶端：客戶端軟件應(yīng)當(dāng)是一般用戶桌面系統(tǒng)都具有的瀏覽器廉價(jià)的系統(tǒng)維護(hù)：系統(tǒng)功能可以由用戶添加組件進(jìn)行擴(kuò)展；系統(tǒng)性能可以通過遠(yuǎn)程升級(jí)組件獲得提高低廉的網(wǎng)絡(luò)投資：用戶可以充分利用企業(yè)內(nèi)部已建立的Intranet，進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)建低廉的監(jiān)測和診斷費(fèi)用：各種(關(guān)鍵)設(shè)備可以共享同一套系統(tǒng)當(dāng)前第78頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的基本要求知識(shí)共享：對(duì)于地域分布的大型企業(yè)集團(tuán)，允許在一個(gè)地區(qū)獲取診斷知識(shí)，然后通過中心知識(shí)庫，讓整個(gè)企業(yè)共享相同或相近知識(shí)專家共享：能夠通過網(wǎng)絡(luò)匯集同行專家完成數(shù)據(jù)分析和故障原因會(huì)診及評(píng)價(jià)協(xié)作診斷：不同地區(qū)的診斷系統(tǒng)和專家可以在遠(yuǎn)程診斷中心的協(xié)調(diào)下組成一個(gè)大的診斷網(wǎng)絡(luò)，通過對(duì)不同來源的診斷結(jié)果進(jìn)行融合的形式，最終給出協(xié)作診斷的結(jié)論當(dāng)前第79頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)三層B/S結(jié)構(gòu)體系表示層(應(yīng)用層)邏輯層數(shù)據(jù)層工作模式當(dāng)前第80頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)示例VSN-NetMDS現(xiàn)場監(jiān)測站DBServerWebServer分析工作站企業(yè)監(jiān)測中心現(xiàn)場監(jiān)測站DBServerWebServer企業(yè)監(jiān)測中心DBServerWebServer遠(yuǎn)程診斷中心Internet診斷計(jì)算工作站計(jì)算工作站分析工作站計(jì)算工作站領(lǐng)域?qū)＜翌I(lǐng)域?qū)＜褹DSLModemISDNISDNCERNETVXI系統(tǒng)主控機(jī)VXI系統(tǒng)主控機(jī)防火墻防火墻防火墻遠(yuǎn)程診斷中心企業(yè)監(jiān)測中心現(xiàn)場監(jiān)測站“十五”國家科技攻關(guān)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目支持當(dāng)前第81頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)示例：VSN-NetMDS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖當(dāng)前第82頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)示例：VSNsNetEMC企業(yè)監(jiān)測中心狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)分析故障診斷專家系統(tǒng)設(shè)備管理系統(tǒng)用戶管理系統(tǒng)啟停車過程監(jiān)測用戶幫助系統(tǒng)當(dāng)前第83頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)示例：VSNsNetDAU監(jiān)測工作站硬件：基于VXI總線、并受DSP處理器支撐的多通道并行數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理裝置；可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)8Ch至64Ch的靈活組織，慢變（溫度、壓力、流量）信號(hào)1Ch至24Ch自由組態(tài)快變（振動(dòng)）信號(hào)完全同步采樣。在內(nèi)時(shí)鐘控制采樣模式時(shí)，系統(tǒng)采樣頻率可設(shè)定為：128kHz、51.2kHz、25.6kHz、12.8kHz、…(按1:2:5分頻)；在倍頻器控制采樣模式下，系統(tǒng)采樣頻率等于倍頻器所提供的采樣脈沖的頻率“十五”國家科技攻關(guān)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目支持當(dāng)前第84頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)示例：VSNsNetDAU監(jiān)測工作站軟件：基于NI公司的LabWindows/CVI、VISA開發(fā)環(huán)境、Microsoft公司的VisualC++和DSP過程支持開發(fā)環(huán)境完成的具有管理控制、參數(shù)設(shè)置、預(yù)處理、特征提取、報(bào)警處理、追憶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ艿亩鄠€(gè)子系統(tǒng)當(dāng)前第85頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)示例：VSNsNetDB網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫SQLServerOracle診斷知識(shí)庫確診故障庫臨時(shí)庫歷史庫測點(diǎn)管理庫用戶管理庫報(bào)警數(shù)據(jù)庫機(jī)器簡圖庫啟停車庫VSNsNetDB網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫當(dāng)前第86頁\共有102頁\編于星期一\2點(diǎn)示例：監(jiān)測與分析界面匯集當(dāng)前