故障诊断专家系统的功能和特点
故障诊断与专家系统
故障诊断与专家系统《故障诊断与专家系统》作业题目：模糊数学在故障诊断中的应用学院信息与控制学院专业15 控制工程姓名______________ 史凯__________学号20152283418 _______________任课教师__________ 李涛___________成绩______________________________故障诊断与专家系统1. 故障诊断1.1故障诊断的定义利用各种检查和测试方法，发现系统和设备是否存在故障的过程是故障检测；而进一步确定故障所在大致部位的过程是故障定位。
故障检测和故障定位同属网络生存性范畴。
要求把故障定位到实施修理时可更换的产品层次（可更换单位）的过程称为故障分离。
故障诊断就是指故障检测和故障分离的过程。
系统故障诊断是对系统运行状态和异常情况作出判断，并根据诊断作出判断为系统故障决策提供依据。
要对系统进行故障诊断，首先必须对其进行检测，在发生系统故障时，对故障类型、故障部位及原因进行诊断，最终给出解决方案，实现故障决策。
1.2故障诊断的主要任务故障诊断的主要任务有：故障检测、故障分离、故障估计及故障决策等。
其中：故障检测是指与系统建立连接后，周期性地向下位机发送检测信号，通过接收的响应数据帧，判断系统是否产生故障；故障分离就是系统在检测出故障之后，通过分析原因，判断出系统故障的类型；故障估计是在前两部的基础之上，细化故障种类，诊断出系统具体故障部位和故障原因，为故障决策做准备；故障决策是整个故障诊断过程中最后也是最重要的一个环节，需要根据故障原因，采取不同的措施，对系统故障进行排除。
2. 故障诊断系统的性能指标1 ）故障检测的及时性：是指系统在发生故障后，故障诊断系统在最短时间内检测到故障的能力。
故障发生到被检测出的时间越短说明故障检测的及时性越好。
2）早期检测的灵敏度：是指故障诊断系统对微小故障信号的检测能力。
故障诊断系统能检测到的故障信号越小说明其早期检测的灵敏度越高。
机组故障诊断专家系统
第六章故障诊断专家系统专家系统概述专家系统（Expert system简称ES）是人工智能的一个分支领域，在自然科学、社会科学、工程技术的各个领域得到了广泛的应用，是人工智能领域中最具有吸引力、最成功的研究领域。
专家系统的发展可以分为孕育（1965年以前）、产生（1965—1971）、成熟（1972—1977）和发展（1978—）四个阶段[25]。
在70年代ES系统的成熟期，ES的概念与观点逐渐大众化，先后出现了一批较成熟的ES系统，主要是在医学领域，代表性的有MYCIN、CASNET、PROSPECTOR等ES 系统。
这一时期的ES系统与第一代系统相比具有：多数使用自然语言对话，多数系统具有解释功能，采用了似然推理技术。
进入80年代后，专家系统的应用范围更加广泛，已扩展到军事、空间技术、建筑设计和设备诊断等方面。
在设备的故障诊断领域中，近几年我国也开发了一些专家系统，主要是针对汽轮发电机组开发的故障诊断专家系统。
水电机组的结构与运行原理同汽轮发电机组相似，但却有不同之处，因此水电机组故障诊断的研究即具有一定的理论基础，又具有很大的必要性。
专家系统发展到现在，已经得到许多领域专家的认可，但是对于专家系统的定义到目前为止还没有一个统一的说法。
一种意见认为：专家系统是利用具有相当量的公认、权威的知识来解决特定领域中的实际问题的计算机程序系统，可以根据人为提供的数据、事实和信息，结合系统中存储的专家经验或知识，运用一定的推理机制进行推理判断，最后给出一定的结论和用户解释以供用户决策之用。
持有另一种意见的人则认为：专家系统是一个具有知识库和具体计算机的系统，其知识库中的知识来源于某领域专家的技能和经验；可以对某一任务提出建议或给出合理的决策；能判断自己的推理路线并以简明的形式显示出来；常采用基于规则的程序设计。
第三种意见认为：专家系统是一个使用知识和推理的智能计算机程序，它的目的是解决人类专家很难解决的一些问题；专家系统中的知识由事实和启发式信息构成，其事实构成了共享且为专家认可的知识信息体；专家系统的启发式信息则是一些独特的推理规则，如似然推理规则、优化猜测规则等。
故障诊断专家系统介绍
故障诊断专家系统 一、专家系统概述 1. 定义：能以人类专家级水平进行故障诊断的智
能计算机程序。
2. 发展专家系统的必要性
1）知识结构的需要
2）故障诊断应用上的需要 系统复杂性及故障复杂性所决定 3. 专家系统所能解决的问题 机械系统诊断中的复杂问题；能达到专家水平
故障诊断专家系统 4. 专家系统的特点 1）应用范围广
故障诊断专家系统 (9) 控制型(Control)专家系统 这类系统能自动控
制系统的全部行为，通常用手生产过程的实时控
制，如维持钻机最佳钻探流特征的MUD系统、 MVS操作系统的监督控制系统YES／MVS等。 (10) 教育型(1nstruction)专家系统 这类系统能诊 断并纠正学生的行为，主要用于教学和培训，多 为诊断型和调试型的结合体，如GUIDON和 STEAMER等。
故障诊断专家系统 人工智能研究者们已提出了许多种知识表示方法， 如产生式表示、框架式表示、语义网络表示、逻辑 性表示、对象—属性—值三元组表示、过程表示和 面向对象的表示等，这些不同的表示方法各有其优 缺点和最适用的领域。 2) 产生式系统的基本组成 一个典型的产生式专家系统通常由规则库(RuleBase)、 综合数据库(GlobalDatabase)和 规则解释器 规则解释器(RuleInterpreter)这 三个基本部分组成； 综合数据库 规则库
故障诊断专家系统
五、应用
美国西屋公司从开发汽轮发电机专家系统GenAID开始， 现已在佛罗里达州的奥兰多发电设备本部建立了一个自动 诊断中心，对各地西屋公司制造的汽轮发电机进行远距离 自动诊断。诊断对象从汽轮发电机逐步扩大到汽轮机、锅 炉和辅机。西屋公司和卡内基· 梅隆大学合作研制了一台汽 轮发电机监控用专家系统，用来监视德州三家主要发电厂 的七台汽轮发电机组的全天工作状况。此专家系统能快速、 精确地分析仪表送来的信号，然后立即告诉操作人员应采 取什么措施。 我国故障诊断工作者也积极探索专家系统的应用研究， 国家在“七· 五”和“八．五”期间也列有这方面的攻关课 题，取得了—些进展，但目前总的情况是实验室研究较多， 现场条件下的实际应用、特别是成功的应用实例并不多见。
故障诊断专家系统介绍
故障诊断专家系统
人工神经网络
一、概述
1.定义及特点 2.目前的应用情况
x1 w1
i
二、基本原理
故障诊断专家系统
(3) 诊断型(Diagnosis)专家系统 这类系统根据输入 信息推断出处理对象中可能存在 的故障，如计算机 硬件故障诊断系统DART、核反应堆故障诊断系统 REACTOR、感染病诊 断与治疗系统MYCIN、旋 转机械故障诊断系统EXPLORE-EX、透平机械故障 诊断专家系统TUBMAC等。
(9) 控制型(Control)专家系统 这类系统能自动控 制系统的全部行为，通常用手生产过程的实时控 制，如维持钻机最佳钻探流特征的MUD系统、 MVS操作系统的监督控制系统YES／MVS等。
(10) 教育型(1nstruction)专家系统 这类系统能诊 断并纠正学生的行为，主要用于教学和培训，多 为诊断型和调试型的结合体，如GUIDON和 STEAMER等。
故障诊断专家系统
人工智能研究者们已提出了许多种知识表示方法， 如产生式表示、框架式表示、语义网络表示、逻辑 性表示、对象—属性—值三元组表示、过程表示和 面向对象的表示等，这些不同的表示方法各有其优 缺点和最适用的领域。
2) 产生式系统的基本组成 一个典型的产生式专家系统通常由规则库(RuleBase)、
x1
y1
x1
y1
x2
x2
y2
xn
yn
xn
yn
单层前 向网络
多层前 向网络
智能诊断技术
重新提出假设目标。
29
5.1 故障诊断专家系统
反向推理-实例
rule1：if A then B rule3：if C then H rule5：if E then F
rule2：if B then C rule4：if D then E rule6：if F&G then H1
8
5.1 故障诊断专家系统
启发性知识 ( Heuristic Knowledge )
它是帮助人类专家解决问题、作出决定的经验规 则或策略，是专家系统的基础。
特点：没有严谨的理论依据，不能保证永远正确， 但在解决实际问题时，往往简洁、有效。 例如：抽烟的人食指发黄。
专家系统要达到人类专家解决问题的水平就必须 能够存储和利用这些启发性知识。
定义：是指依据一定的原则，从已知事实推出未 知结论的过程。
基于知识的推理：指选择知识和运用知识的过程 推理机：基于知识的推理的计算机实现构成了推
理机。 推理方式依赖于知识表示方法
如：基于规则的推理、基于模型的推理
23
5.1 故障诊断专家系统
基于规则的诊断推理
基于规则的推理属于演绎推理。 演绎推理：是指由一组前提必然地推导出某个结
14
5.1 故障诊断专家系统
产生式规则的形式 IF <条件> THEN <结论>
<条件>部分：也称为规则的前提;它可以是 单个条件或多个条件通过逻辑符号AND、 OR构成的逻辑组合。
<结论>部分：可以是一组结论或动作。 规则含义：表示当条件满足时，可以根据该
规则推导出结论部分，或执行相应的动作
专家系统故障诊断方法
专家系统故障诊断方法
专家系统是一种基于人工智能技术的计算机系统，其设计目的是模拟专家的知识和经验，用于解决复杂的问题。
在实际应用中，专家系统常常用于故障诊断和问题解决。
故障诊断是专家系统的重要应用之一。
在现代社会中，许多系统和设备都非常复杂，一旦出现故障，往往需要专业的知识和经验来诊断和解决。
专家系统通过将专家的知识和经验编码成规则和推理机制，可以快速准确地诊断和解决各种故障。
专家系统故障诊断方法可以分为以下几个步骤：
1. 知识获取：首先需要从专家那里获取故障诊断所需的知识和经验。
这可以通过面谈、观察和文献研究等方式进行。
2. 知识表示与编码：获取到的知识和经验需要转化为计算机可以处理的形式，通常是规则和推理机制。
规则是一种以“如果-那么”形式表示的知识，推理机制则是用于根据规则进行推理和推断的方法。
3. 诊断推理：在诊断推理阶段，根据用户提供的故障现象和系统信息，专家系统将使用已编码的知识和推理机制进行推理和推断，以确定可能的故障原因。
这通常涉及到多个规则的匹配和推理链的构建。
4. 故障排除：在确定可能的故障原因后，专家系统还可以提供相应的故障排除建议。
这些建议通常是基于专家知识和经验的，可以帮助用户解决故障。
5. 知识更新与维护：随着时间的推移，系统的故障诊断知识和经验可能会发生变化。
因此，定期对专家系统的知识进行更新和维护是很重要的，以保证其准确性和有效性。
综上所述，专家系统故障诊断方法是一种基于专家知识和经验的计算机辅助诊断方法。
通过将专家的知识和经验编码成规则和推理机制，专家系统可以快速准确地诊断和解决各种故障。
机械故障诊断学--专家系统原理 PPT课件
库以及解释程序、知识获取程序
ppt课件
4
➢ 知识库 知识库是专家系统的核心 专家知识、经验与书本知识、常识的存储器
专家诊断系统知识库通常包括： ✓ 背景知识 背景知识作为辅助信息，在推理过程中起着 重要作用。如设备运行规范可以成为诊断过 程中触发、激活某一诊断规则的依据等。
ppt课件
12
构造专家系统时，要求专业领域的专家和知识 工程师密切合作，总结和提取专家领域知识， 把它形式化并编码存入计算机中形成知识库。 但是，专业领域知识是启发式的，较难捕捉和 描述，专业领域专家通常善于提供事例而不习 惯提供知识，所以，知识获取被公认为是专家 系统开发研究中的瓶颈问题。
ppt课件
大项
✓ 所有的推理系统都是智能系统； ✓ 专家系统是推理系统； 中项 小项 ✓ 所以，专家系统是智能系统。
ppt课件
16
➢ 基于规则的演绎
前提与结论之间有必然性联系的推理。 前提与结论之间的联系可由一般的蕴涵表达式 直接表示，成为知识的规则。例如，所有的哺 乳动物都是动物，可以写成如下的蕴涵式：
( x )[ Mammal (x) → Animal (x) ]
算机程序。
专家系统能够模拟、再现、保存和复制有时还
能超过人类专家的脑力劳动，是人工智能领域
中目前最活跃最成功的一个分支。
ppt课件
2
专家系统的基本结构及其功能
数据库管理
任务管理
数据库
推理机
知识库
知识表示
知识库管理
工况分析
诊断结果解释
知识获取
工况报表
动态黑板
诊断结果
诊断实例
矿井主通风机监测及故障诊断专家系统
矿井主通风机监测及故障诊断专家系统摘要：随着煤矿工程不断的发展，对矿井通风系统运行故障率高、稳定性差、检修周期长的问题，提出了一种新的矿井通风机运行稳定性监测体系。
在对通风机常见故障类型进行总结分析的基础上，合理确定了通风机运行稳定性监测参数和布局，利用模糊判断逻辑实现对风机运行状态的连续监测。
关键词：矿井；主通风机；监测；故障诊断引言矿井主通风机作为煤矿井下关键通风系统，承担排出有毒有害气体，引入新鲜气体的重任，其工作的可靠性至关重要。
主通风机一旦出现故障，会给综采工作面产生巨大的安全隐患，甚至引起重大安全事故，现已引起了煤炭行业的广泛关注。
1主通风机常见故障矿井主通风机常见故障包括电动机故障、轴承故障和叶片故障。
电动机故障出现概率最高的零部件是转子和轴承，尤其是电机与叶片连接之间的轴承，属于滚动轴承，长时间运转就会出现点蚀、磨损等问题，进而出现噪声和振动，严重的将会引起主通风机强烈振动，失去工作稳定性。
其次是叶片，受力情况较为复杂，包括扭转应力、气流激振力、离心力等，工作环境充满了腐蚀气体，均是导致叶片出现故障损坏的主要因素，叶片出现故障之后也会导致主通风机工作稳定性差，甚至丧失正常工作功能。
矿井主通风机出现故障之后的主要表现是振动明显，失去正常稳定工作功能。
因此，可以通过采集主通风机振动信号来确定是否存在故障，并及时报警，以达到故障监测的效果。
2影响煤矿矿井通风安全因素2.1人为因素当前的采煤作业人员综合素质普遍不高，尤其是安全意识较差，为通风安全管理工作埋下了诸多隐患。
另外还存在通风安全管理人员安排配置不到位，随意安排非专业人员负责通风安全管理的现象，导致通风安全管理操作不规范，甚至出现严重的违章作业现象。
有些煤矿未做好对作业人员的安全培训，尤其是未能结合实际作业情况进行培训，对井下采煤作业安全造成不良影响。
2.2装备设施因素煤矿井下作业中，通风防尘设施不够完善，井下粉尘过量堆积，时常发生粉尘飞扬问题，增加了粉尘和瓦斯爆炸事故发生的概率。
专家系统故障诊断 - 副本
先进控制技术——专家系统故障诊断1适用场合目前专家系统在故障诊断领域的应用非常广泛，如美空军研制的用于飞机喷气发动机故障诊断专家系统XMAN，NASA与M IT合作开发的用于动力系统诊断的专家系统，英国某公司为英国军方开发的直升机发动机转子监控与诊断专家系统等，此外在电力、机械、化工、船舶等许多领域中也大量应用了故障诊断。
但不同的专家知识可能不一样，甚至互相矛盾，因此它主要应用于非结构化有经验的系统当中。
2专家系统诊断优缺点2.1优点（1）灵活性大多数故障诊断专家系统的体系结构都采用知识数据库与推理机制相互分离的构造规则，二者之间既有数据关联，又相互独立运行。
这样在专家系统运行时，能根据具体问题的特点，分别选取合适的知识条目构成不同的推理方法序列，实现对问题的诊断。
（2）透明性专家系统设置解释机制或者解释模块，用于向用户解释推理机制的思维过程，以及某些答案的分析思路。
这样，可以帮助用户较清楚地了解系统诊断问题的过程。
（3）交互性智能度较高的专家系统均采用交互式系统。
专家系统的这一特征为用户提供便利，这也是它得以广泛应用的重要原因。
（4）实用性专家系统的技术要求来自于特定领域问题的实际需求，这种特性决定了专家系统具有强烈的应用性。
同时该诊断方法具有诊断过程简便、快速快、不单纯依赖于数学模型，而且具有较为丰富与灵活的知识表达和问题求解能力，它可充分发挥人类专家根据经验和知识所进行的推理和判断能力。
2.2缺点（1）获取知识的能力较弱为开发特定对象的专家系统，软件设计人员几乎要从头学习一门新的专业知识，大大增加了开发成本，还不能完全保证特定专业知识的领会程度，对知识条目数据库的建设和维护带来很多麻烦。
另一方面，不同的专家知识可能不一样，甚至互相矛盾，因此该方法不适用于没有经验的系统的故障诊断。
（2）具有一定的复杂性及难度专家系统拥有知识数据库，运用知识条目进行推理，模拟领域专家诊断问题的思维过程。
但是，人类的知识世界丰富多彩，人类的思维方式多种多样，要想较准确地实现模拟人类思维，是一项非常困难的技术。
火电厂发电机状态监测和故障诊断专家系统
火电厂发电机状态监测和故障诊断专家系统本文介绍了“火电厂发电机状态监测和故障诊断专家系统”的应用情况。
重点介绍了发电机故障的特点、故障诊断物理模型及其实现；软件功能、结构和专家系统的应用情况；关键词：状态检测、故障诊断、专家系统一、概述随着当代发电设备向高参数、大容量、超高压远距离输电的发展，其对安全性的要求越来越高。
同时，随着电力体制改革的进行，发电厂将实行竞价上网。
在发电厂的生产运营上，如何保证安全并降低发电成本，对设备实行更加先进、更加科学的管理、运行和检修体制，无论从发电厂的自身利益还是从社会的要求出发，都势在必行。
发电机是发电厂的重要设备之一，对电力系统的安全生产起着至关重要的作用。
多年来的事故统计结果表明，发电机事故的发生往往是由于对故障的早期先兆缺乏认识或没有给予足够的重视，未能及时处理，消灭故障于萌芽阶段；有时甚至会因故障的发展而导致恶性事故的发生，给电力生产乃至国民经济带来巨大的损失。
因此，提高发电机的安全运行水平、实现发电机的状态检修、优化检修具有十分重要的意义。
二、发电机故障诊断专家系统的作用和优点㈠专家系统的主要作用发电机故障诊断专家系统根据对发电机的各种监测数据和其它试验、检查等诊断信息，来识别发电机的状态，早期发现故障并及时采取有效的技术、组织预防和处理措施，做到防患于未然，在保证发电机可靠运行的基础上实现合理检修。
㈡专家系统的优点与人工方式相比，基于计算机技术的发电机故障诊断专家系统具有如下优势：1.可诊断故障的范围广，种类多。
2.可以做到集中多名一流专家的经验，避免局限性，考虑问题更周密、准确。
3.分析问题全面、客观、逻辑清楚，能迅速提出故障处理和预防措施的专家建议。
⒋实时监测发电机状态和参数的变化，能发现运行中每一个异常现象和故障先兆，及时提出处理意见和预防措施建议，快速形成故障诊断意见和处理方案。
三、发电机故障诊断专家系统的物理模型及其实现㈠发电机故障的特点发电机故障具有如下特点：⒈隐蔽性。
电力系统故障诊断专家系统的设计与实现
电力系统故障诊断专家系统的设计与实现1. 引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，它负责供应稳定、可靠的电力以满足人们的生活和工作需求。
然而，电力系统可能会出现各种故障，如电压异常、电流过载、设备损坏等，这些故障如果不能及时检测和修复，将对供电可靠性和用户体验产生严重影响。
为了提高电力系统的设备故障诊断能力，本文将设计和实现一个电力系统故障诊断专家系统。
2. 专家系统概述专家系统是一种基于人工智能技术的计算机程序，它通过模拟人类专家的推理过程来解决复杂的问题。
电力系统故障诊断专家系统将采用专家系统的方法和技术，通过收集和分析各种电力系统的历史故障数据，建立故障诊断知识库，并利用推理引擎进行故障诊断和推理过程。
3. 数据采集与预处理为了建立有效的故障诊断知识库，需要先收集和预处理大量的电力系统故障数据。
数据可以来源于实际电力系统运行中的故障记录、设备传感器数据等。
在数据预处理阶段，需要清洗数据、剔除异常值和噪声，对数据进行特征提取和归一化处理，以便于后续的建模和分析。
4. 知识库建立与维护在专家系统中，知识库是最核心的部分，它包含了各种故障案例和其对应的诊断过程。
建立知识库的方法可以采用基于规则的方法，例如用IF-THEN规则进行表示。
规则例如：“如出现电流过载现象，并且温度超过设定阈值，则故障为设备过载故障。
”这样的规则可以由专家根据实际经验进行编写。
除了规则的知识表示方法，还可以采取其他方法如案例推理、模式识别等方法进行知识的表达。
专家系统还可以通过机器学习算法进行知识的自动学习和更新，进一步提高故障诊断的准确性和可靠性。
5. 推理引擎设计与实现推理引擎是专家系统的核心模块，它负责根据用户输入的故障现象和问题，从知识库中检索和应用适当的规则，进行推理和诊断。
在电力系统故障诊断专家系统中，推理引擎可能会采用基于规则的推理引擎、基于案例推理的推理引擎和基于机器学习的推理引擎等不同形式。
6. 用户接口设计与实现为了方便用户使用和交互，电力系统故障诊断专家系统需要设计友好、直观的用户接口。
专家系统在故障诊断中的应用
专家系统在故障诊断中的应用
专家系统在故障诊断中的应用是为了替代计算机系统，完成对设备及其工作环境的诊断、检测、测量和修复等任务。
专家系统在故障诊断中的应用有以下特点：
1、能够提供准确的故障诊断和维修方案给外界，利用专家系统技术进行快速准确的故障诊断。
2、不仅能在规定时间内完成故障诊断，而且故障现象的表达通常能够较准确的引导系统构建者构造合理的假设、思维，进而提高故障诊断的准确率。
3、专家系统能够在系统辨识的过程中智能调整参数，从而达到自动化调试的目的，具有规划较强的优势。
4、专家系统在预防故障方面，能够将专家知识和经验总结系统，形成完整的故障预测预防系统，降低故障发生率，提高设备利用率。
5、在复杂技术领域中，专家系统可以帮助技术人员及时和准确地检测、分类、诊断故障，并更加深入地了解设备的工作原理和行为规律。
故障诊断专家系统的功能和特点
振动监测分析诊断交流材料北京英华达公司2009年11月目录振动监测分析在冶金行业的应用1.传感器TSI=TurbineSupervisoryInstrumentation传感器亦称换能器或变换器，它是将被测的某一物理量（或信号），按一定规律转换为与其对应的另一种（或同种）物理量（或信号）并输出的装置。
传感器是实现自动检测与自动控制的首要环节，如果没有传感器对原始信号进行准确的捕获与转换，自动检测和自动控制将无法实现。
所以，传感器是故障诊断系统中的重要部件。
合适的、能满足检测要求的传感器。
例如，对于振动的精密诊断，由于需要对信号进行各种处理和精细分析，就必须采用高悧能精密传感器。
因此，根据设备诊断的目的以及诊断系统的配置来合理地选择传感器的类型，是完成诊断任务的重要环节。
在传感器的选择上主要应遵循如下原则：（1）传感器应具有良好的响应特性。
由于被诊断对象的原始信息（一次信息）是通过传感器获得的，如果传感器传输信号失真或不稳定，对于同样的原始输入信号，其输出信号就不一样，传感器输出有误差的信号，将使诊断造成困难和错误。
（2）传感器从被测对象抽走的能量要小。
有些传感器是属于能量交换型的，被测量对象的物理状态与某种形式的能量有关，为了获得信息，传感器要从被测物体的状态中抽走信息（能量），进行能量交换。
但为了不扰乱被测物体的状态，具体来说，为了能正确地反映被测设备和系统的特征量，传感器从被测系统抽走的能量必须很小。
（3）传感器加在被测对象上的负载尽可能小。
接触型传感器是将传感器或传感元件安装在被测物体上，肯定会在被测量对象上加上一定的负载，并可能扰图1i.工作原理：电磁转换，一般来说电涡流传感器由探头（probe）+延伸电缆（Extensioncable）+前置器（conditioner，又称适配器或前置放大器）组成，二次仪表给前置器提供-18V~-32V（一般用-24V）直流电源，前置器通过本身的振荡电路给探头以2MHz的高频振荡信号，此等高频振荡信号通过探头的线圈会产生交变的磁场A；此等交变的磁场在被测量的金属表面会产生电场，该电场在被测量的金属表面会产生涡流电流，此电场的存在又会产生磁场B；如此一来磁场B和磁场A就会产生耦合作用，探头和被测金属表面的距离如果发生变化的话，磁场B和磁场A就会产生耦合作用就会发生改变；前置器拾取磁场B和磁场A 就会产生耦合作用的改变，加以放大并量化成成线性变化的电压信号；二次仪表接受这种成线性变化的电压信号去量化探头和被测金属表面的距离。
自动变速器离线故障诊断专家系统设计与实现
自动变速器离线故障诊断专家系统设计与实现自动变速器是现代车辆中的重要部件，负责使发动机输出的转速与车辆的速度匹配，以提供最佳的性能和燃油效率。
然而，由于使用寿命、制造不良或维护不当等原因，变速器可能发生故障，导致车辆行驶受到影响。
因此，设计一款自动变速器离线故障诊断专家系统，可以及时发现和定位故障，有重要的实际应用价值。
一、专家系统的架构本系统采用基于知识的专家系统架构，将专家知识高度抽象化，并利用推理机实现自动推理。
其主要由三部分组成：知识库、推理机和用户接口。
（一）知识库知识库是专家系统的核心部分，它存储了关于变速器故障的专家知识。
知识库以规则库的形式存在，包含了各种故障现象和相应的诊断方法。
每条规则都包括前提条件和结论两部分，前提条件是指导规则是否可用的逻辑条件，结论是规则触发时所产生的结果。
例如：IF 油压过低 AND 变速器卡顿 THEN 推荐更换液压泵。
这条规则表示当油压过低且变速器卡顿时，需要更换液压泵。
（二）推理机推理机是实现推理过程的核心组件，它是一个基于规则的逻辑推理引擎。
推理机的主要作用是根据用户提供的问题、已知事实和知识库中的规则，推理出最终诊断结果。
系统采用基于正向推理的推理机，通过匹配推理规则的前提条件，逐步获得分析结果。
（三）用户接口用户接口是用户与系统之间进行交互的界面组件。
用户可以通过该接口输入与变速器相关的现象和参数，并得到系统的诊断结果。
系统的用户接口将提供简单明了的诊断结果和建议，可以帮助修车师傅或车主对变速器问题有基础的认识和理解。
二、实现方法（一）构建知识库为了保证系统具有较高的诊断准确度和可靠性，知识库需要由专业人士提供、审核和维护。
可以通过实地检测、试验、文献调研等方式获取故障数据，将这些数据转换为规则的形式，再将其存储到知识库中。
经过不断更新和完善，知识库中的规则将成为专家系统的“灵魂”。
（二）实现推理机本系统采用基于规则的推理机，利用前向推理算法进行推理。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
振动监测分析诊断交流材料北京英华达公司2009年11月目录1.传感器 (3)2.测量参数 (7)3. 轧机机械状态监测和故障诊断的特点 (8)4. 齿轮故障机理和诊断 (12)5. 滚动轴承故障机理和诊断方法 (13)6. 轧机机械状态监测故障诊断的技术难点 (14)7. 故障诊断专家系统 (19)7.1故障诊断步骤 (19)7.2振动故障分类 (19)7.3常见故障的诊断方法 (20)7.4齿轮故障机理 (20)7.5 齿轮故障的诊断 (21)7.6 滚动轴承故障诊断 (23)7.7 滚动轴承的分类 (24)7.8 滚动轴承失效模式 (24)7.9 滚动轴承的振动 (25)7.10 齿轮和滚动轴承故障的特点 (27)7.11 齿轮和滚动轴承故障的特征数据 (28)7.12 齿轮和滚动轴承故障的信号分析方法 (30)7.13 齿轮和滚动轴承故障的诊断标准： (32)振动监测分析在冶金行业的应用1.传感器TSI=Turbine Supervisory Instrumentation传感器亦称换能器或变换器，它是将被测的某一物理量（或信号），按一定规律转换为与其对应的另一种（或同种）物理量（或信号）并输出的装置。
传感器是实现自动检测与自动控制的首要环节，如果没有传感器对原始信号进行准确的捕获与转换，自动检测和自动控制将无法实现。
所以，传感器是故障诊断系统中的重要部件。
传感器的分类方法：由于传感器测量的物理量种类繁多，传感器的工作原理又各不相同，因而传感器的种类也很多，从不同的角度研究就有不同的分类方法。
传感器通常有如下几种分类方法。
（1）根据被测物理量分类。
这种分类方法说明了传感器用途，如位移传感器、速度传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器、噪声传感器等。
这种分类方法对用户和生产单位来说是比较方便的。
其不足之处是将原理互不相同的传感器归为一类，难以找出各种传感器原理上的共性和差异。
（2）按工作原理分类。
这种分类方法是以传感器的工作原理作为分类的依据，将传感器分为应变式、压电式、涡流式、电阻式、电容式、差动变压器式等。
这种分类方法有利于对各种传感器的原理和性能进行分析研究和设计改进，使应用更灵活。
（2）按能量传递方式分类。
从能量观点来分，传感器可分为有源传感器和无源传感器两大类。
设备诊断对传感器的要求：传感器是诊断系统获取原始信号的装置，正确地选用传感器是设备诊断技术的一个关键环节。
前面已介绍过传感器的种类很多，即使对于相同的被测量（如振动），也有很多不同种类的传感器。
由于测量的目的和要求不同，测量范围、频响特性、精度、灵敏度等有所区别，而且测量环境也往往不同，因此必须选择合适的、能满足检测要求的传感器。
例如，对于振动的精密诊断，由于需要对信号进行各种处理和精细分析，就必须采用高悧能精密传感器。
因此，根据设备诊断的目的以及诊断系统的配置来合理地选择传感器的类型，是完成诊断任务的重要环节。
在传感器的选择上主要应遵循如下原则：（1）传感器应具有良好的响应特性。
由于被诊断对象的原始信息（一次信息）是通过传感器获得的，如果传感器传输信号失真或不稳定，对于同样的原始输入信号，其输出信号就不一样，传感器输出有误差的信号，将使诊断造成困难和错误。
（2）传感器从被测对象抽走的能量要小。
有些传感器是属于能量交换型的，被测量对象的物理状态与某种形式的能量有关，为了获得信息，传感器要从被测物体的状态中抽走信息（能量），进行能量交换。
但为了不扰乱被测物体的状态，具体来说，为了能正确地反映被测设备和系统的特征量，传感器从被测系统抽走的能量必须很小。
（3）传感器加在被测对象上的负载尽可能小。
接触型传感器是将传感器或传感元件安装在被测物体上，肯定会在被测量对象上加上一定的负载，并可能扰乱被测对象的状态和特性，例如加速度传感器、电阻温度传感器和被测对象进行直接接触是不可避免的，如果忽视了这种负载影响，有时甚至会导致得不到有关被测对象的正确状态信息。
所以，必须减小传感器的体积、质量、刚度、热容量等会引起负载影响的参数，以减少这些参数对被测对象的影响。
（4）传感器应有较高的稳定性和较长的使用寿命。
用于状态监测系统的传感器，由于长期连续监测的需要，必须有较高的稳定性和较长的使用寿命，以减少监测系统自身故障率、维护工作量和运行成本。
（5）另外，传感器还应满足信号传递、记录和处理方便的要求，能适应复杂的工作环境，具有较好的抗干扰能力。
用于冶金行业的风机、水泵、减速机以及齿轮箱等设备的振动监测的传感器主要有如下几种：a)电涡流传感器图1i.工作原理：电磁转换，一般来说电涡流传感器由探头（probe）+延伸电缆（Extension cable）+前置器（conditioner，又称适配器或前置放大器）组成，二次仪表给前置器提供-18V~-32V（一般用-24V）直流电源，前置器通过本身的振荡电路给探头以2M H z的高频振荡信号，此等高频振荡信号通过探头的线圈会产生交变的磁场A；此等交变的磁场在被测量的金属表面会产生电场，该电场在被测量的金属表面会产生涡流电流，此电场的存在又会产生磁场B；如此一来磁场B和磁场A就会产生耦合作用，探头和被测金属表面的距离如果发生变化的话，磁场B和磁场A就会产生耦合作用就会发生改变；前置器拾取磁场B和磁场A就会产生耦合作用的改变，加以放大并量化成成线性变化的电压信号；二次仪表接受这种成线性变化的电压信号去量化探头和被测金属表面的距离。
所以电涡流传感器一般都是用来测量被测量金属表面的位移变化的。
无论哪一种电涡流传感器，无论是哪一公司的电涡流传感器，他的工作原理都是如此。
ii.分类：我们按照电涡流传感器的探头直径可以分为8mm，11mm，14mm，17mm，25mm，35mm，50mm等等。
一般来说，我们在电涡流传感器的选型时最根本的依据就是用户所提出的具体的被测量金属表面的变化范围（测量范围）。
一般来说，电涡流传感器的测量范围要小于探头的半径（例如Bently 8mm电涡流传感器的测量范围是2mm，BKV 8mm分体电涡流传感器的测量范围是2mm，BKV 8mm 分体电涡流传感器的测量范围是 1.5mm）。
具体某一个电涡流传感器的测量范围可以查阅该公司的产品样本。
iii.安装和调试：电涡流传感器的安装一般是采用L型支架，瓦体本身打孔或延伸杆安装。
电涡流传感器应用于现场时，要注意被测量金属表面的有效长度和宽度均要大于电涡流传感器的探头直径的两倍以上；而且在该传感器安装位置的上下左右探头直径的两倍以上的空间范围内没有其他的金属物体存在；如果测量要求在同一个位置安装两个以上的电涡流传感器时，每两个电涡流传感器之间的直线距离要大于该传感器的探头直径的3-5倍。
电涡流传感器应用于具体的现场时，一般把它的直流静态工作电压要调整到合适的值：一般来说轴振传感器的直流静态工作电压要调整到-10V；轴位移的测量范围一般是对称的，所以轴位移传感器的直流静态工作电压要调整到-10V，并将二次仪表中关于轴位移测量通道的零点电压设置为-10V；胀差的测量比较特殊，大部分现场胀差的测量范围不是对称的，因此胀差传感器的直流静态工作电压要按照具体测量范围和该传感器的线性范围去推算，例如某厂的高压胀差测量范围是-2~6mm，那么我们可以选用BKV 的17mm电涡流传感器完成，此时传感器的直流静态工作电压应该调整到-6V，如果用户要求的胀差测量范围是对称的话（-4~4mm ），传感器的直流静态工作电压应该调整到-10V。
（齿轮）转速测量的电涡流传感器安装时一般将电涡流传感器的探头表面调整到距被测量齿轮顶部1mm，此时要求被测量齿轮的径向图2跳动很小；（键相槽）转速测量的电涡流传感器安装时一般将电涡流传感器的探头表面调整到距被测量有键槽同圆周转子平面约2mm （量电压为-10V ），（键）转速测量的电涡流传感器安装时一般将电涡流传感器的探头表面调整到距被测量有键同圆周转子键表面约2mm （量电压为-10V ），此时要求被测量齿轮的径向跳动很小。
至于说不同的现场要求测量其他的位移量时，可以依此类推。
b)速度传感器i.工作原理：磁电转换，速度传感器一般都由内部永久磁缸，支撑弹簧，线圈，外壳和信号电缆构成。
一般来说，速度传感器是直接和被测物体用刚性连接在一起的；当被测量物体发生振动时，速度传感器和被测物体一起运动，但是由于速度传感器内的支撑弹簧的存在，使得永久磁缸和线圈做相对运动，如此一来线圈切割磁力线，速度传感器就成了一个小型的发电机；被测物体的振动速度越快，速度传感器输出的电压越高，二次仪表即是拾取此等电压信号去量化被测物体的振动速度，二次仪表将此电压信号进行积分后就为被测物体的振动位移。
无论哪一种速度传感器，无论是哪一公司的速度传感器，他的工作原理都是如此。
ii.分类：速度传感器又称惯性式速度传感器，一般我们使用的全都是惯性式速度传感器，只是不同的生产厂家的惯性式速度传感器的灵敏度不一样，Bently 16699的灵敏度为20mv/mm/s ，BKV VS068/9的灵敏度为100mv/mm/s ，英华达EN080的灵敏度为20mv/mm/s 。
现在使用的速度传感器中有英华达EN090，此传感器为低频积分速度传感器，即英华达EN090输出的为积分后的位移电信号，灵敏度为5v/mm 。
另外，Bently 330500为积分加速度传感器，他输出的也是振动速度信号。
iii.安装和调试：速度传感器安装十分方便，一般情况下是在被测物体的合适位置打孔攻丝，用固定螺栓将传感器和被测物体连在一起。
安装完毕，无需调整。
c)加速度传感器加速度传感器是用来测量被测物体的振动加速度的，加速度传感器内有一片压电晶体片，加速度传感器和被测量物体也是用螺丝连接在一起的，当被测物体发生振动时，由于惯性的作用会对压电晶体片产生压力使其发生形变，由于压电晶体的特有特性即会产生电荷，传感器将此电荷放大送给二次仪表，即可量化被测物体的振动加速度。
d)线性差动变送器（LVDT）线性差动变送器是用来测量大量称位移的传感器，例如机壳热膨胀，油动机行程，主汽门开度等。
线性差动变送器的工作原理是磁尺在磁缸中作相对运动，线性差动变送器将此相对运动位移量化成电信号，再有4-20mA变送器变成4-20mA送给二次仪表。
线性差动变送器在安装调试时，要将线性差动变送器的0点和满量程所对应的 4 mA 和20mA调整准确。
再在二期仪表中作相应设置即可。
e)磁阻传感器/霍尔传感器/压力变送器及其他传感器磁阻传感器/霍尔传感器在TSI系统中主要是用来测量转速和键相等，主要是因为该传感器价格较低。
压力变送器及其他传感器主要是用来测量TSI系统中其他的一些过程量，基本上都是4-20mA信号，在此不多讲。