[发明专利]一种检测风机故障的装置及方法

权利要求书

1.一种检测风机故障的装置，结构中包括风机本体(1)，风机本体(1)中安装有旋转轴(2)，旋转轴(2)连接有电机(4)，其特征在于：所述旋转轴(2)的两端分别安装有两个平行于所述旋转轴(2)轴线方向的振动采集架(3)，在同一端的两个振动采集架(3)相互垂直，在所述旋转轴(2)连接所述电机(4)的一端设置有一个垂直于旋转轴(2)轴线方向的振动采集架(3)，每个振动采集架(3)上设置有位移传感器(5)，振动收集架(3)设置在位置调节装置(6)上，位置调节装置(6)的结构中包括滑轨(61)，滑轨(61)上设置有滑块(62)，振动采集架(3)固定在滑块(62)上，在滑块(62)上设置有丝杠(63)，丝杠(63)的一端设置有千分尺(64)，丝杠(63)上的螺纹设置有聚四氟乙烯保护层(65)；结构中还包括一个处理主机(7)，位移传感器(5)与处理主机(7)进行通讯连接，处理主机(7)还连接有一个人机交互模块(8)，处理主机(7)的结构中包括运算模块(71)和数据库模块(72)。

2.根据权利要求1所述的检测风机故障的装置，其特征在于：所述滑轨(61)和滑块(62)之间设置有弹簧(9)。

3.根据权利要求1所述的检测风机故障的装置，其特征在于：所述位移传感器(5)为一体化电涡流传感器。

4.根据权利要求1所述的检测风机故障的装置，其特征在于：所述数据库模块(72)采用SQL server2008管理系统。

5.利用权利要求1所述的检测风机故障的装置进行故障检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、安装位移传感器(5)，使用位置调节装置(6)调节位移传感器(5)与旋转轴(2)之间的测量距离为30mm～70mm；

B、模拟风机故障，采集故障信号

逐项模拟已知的风机故障，通过位移传感器(5)获得故障信号，将故障信号输入处理主机(7)，形成error.dat信号文件；

C、读取上述步骤A中的error.dat信号文件，得到其时间序列X，在matlab软件中输入如下语句：

Load error.dat；

X＝error；

D、把在步骤C中得到的时间序列X转化为符号序列

si(xi)=0μ<xi≤(1+α)μ1(1+α)μ<xi<∞2(1-α)μ<xi≤μ3xi≤(1-α)μ(1≤i≤N)]]>

式中μ代表时间序列X的均值，即α定义为权重，设定为0.05，S即为转化得到的符号序列；

E、计算符号序列的信息熵

将符号序列S分为长度为3的子串，由于S有4种不同的取值，所以子串共有64中形式，计算出每个子串的出现概率

p(l)=C(l)N-3+1]]>    1≤l≤64

式中C(l)为一个子串出现的次数；

对其计算信息熵，

Hk=-Σp(l)>0p(l)lgp(l);]]>

F、提取特征向量

将5个移传感器(5)测量得到的数据经过上述步骤处理后，组成特征向量F_k＝[H_k1，H_k2，H_k3，H_k4，H_k5]；

G、第一次模型训练

使用步骤E中取得的特征向量F通过matlab软件训练检测模型，

Model₁＝svmtrain(L，F)，其中L为故障类别，model₁为得到的监测模型；

H、第二次模型训练

令故障类别L与特征向量F之间的函数关系为L＝model₂(AF+B)，A为函数的传递权值，A的初始值为10，通过下式进行A的修正：

ΔA(n)＝ηζF+εΔA(n-1)

其中η为学习速率，设定为0.01，ε为动量因子，设定为0.9，ζ为误差率，设定为1％，n的范围是2～2001，进行2000次循环修正；

I、求model₁和model₂两个训练模型的交集，并将冲突的检测结果进行人工修正，得到最终的训练模型model，存入数据库模块(72)；

J、风机正式运行，将信号传感器采集的信号再次经过上述步骤B～步骤F的处理，得到特征向量F，使用matlab软件将对比特征向量与上述步骤I中得到的最终训练模型model进行比对，

L＝svmpredict(F，model)，

比对出的故障类别L通过人机交互模块(8)进行故障信息输出。