基于控制律重組的雙級滑閥真空泵故障診斷算法研究

　　為提高雙級滑閥真空泵工作可靠性，針對雙級滑閥式機械真空泵在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中可能出現的故障現象，引入控制律重組和PARD-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )故障診斷算法，以2H-150型雙級滑閥真空泵振動(dòng)故障樣本采集數據作為輸入，以故障模式矩陣作為目標輸出，對PARD-BP算法所得數據進(jìn)行訓練優(yōu)化；再提出動(dòng)態(tài)數據信息提取概念，進(jìn)行其動(dòng)態(tài)信息收集提取，采用目前廣泛應用的Poly-Max模態(tài)參數識別方法進(jìn)行結果驗證，結果表明真空泵X、Y 和Z 方向上最大的峰值分別下降了31.93%，21.54%和19.37%，證實(shí)滑閥真空泵的故障診斷方法具有可靠性。

　　雙級滑閥式機械真空泵可排除一般性氣體或含有少量可凝性蒸汽的氣體，適用于真空冶煉、真空干燥、真空浸漬、真空鍍膜等其他真空作業(yè)上，已成為最廣泛應用的真空獲得設備之一。隨著(zhù)真空相關(guān)設備的需求日益增加，滑閥真空泵正向大型化、成套化、高真空等方向發(fā)展�；�閥環(huán)真空泵工作中一旦出現故障，將帶來(lái)重大經(jīng)濟損失。1999年，李鳳等進(jìn)行了水環(huán)真空泵故障診斷專(zhuān)家系統的初步研究，之后相關(guān)的文獻較少；2013年，楊柳青等研究了基于控制律重組的汽車(chē)半主動(dòng)懸架容錯控制與試驗；于振華等進(jìn)行了雙級滑閥式機械真空泵振動(dòng)平衡研究，而針對雙級滑閥真空泵故障診斷的算法研究較罕見(jiàn)。本文結合控制律重組和PARDBP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )故障診斷算法來(lái)研究2H-150型雙級滑閥真空泵的故障現象，重視試驗中的相關(guān)動(dòng)態(tài)數據信息提取，并用模態(tài)試驗驗證方法有效性。

　　1、雙級滑閥真空泵故障現象

　　根據雙級滑閥真空泵的結構特性，采集滑閥真空泵正常工作和發(fā)生故障的振動(dòng)信號，選擇以下6類(lèi)常見(jiàn)故障：高缸磨損、余氣閥磨損、偏心輪磨損、滑閥磨損、噪聲過(guò)大和排氣閥故障。采用峰值、均方根值、脈沖指標等參數作為特征參數，各參數計算方法分別是

　　實(shí)驗裝置是江蘇東華公司的DH5922N動(dòng)態(tài)信號測試分析儀，因篇幅限制，正常及各個(gè)故障狀態(tài)振動(dòng)加速度實(shí)測值不一一列出，采集滑閥真空泵正常工作和發(fā)生高缸磨損、余氣閥磨損、偏心輪磨損、滑閥磨損、噪聲過(guò)大和排氣閥故障的振動(dòng)信號，對于水平(X 向)、垂直(Y 向)和軸向(Z 向)三方向進(jìn)行振動(dòng)數據網(wǎng)絡(luò )提取訓練，各故障提取6組數據進(jìn)行特征提取，每組數據采集150個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行特征信號的訓練處理，再將所得數據輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )。構建出水平(X 向)、垂直(Y 向)和軸向(Z 向)三方向的滑閥真空泵正常工作(F0)和發(fā)生高缸磨損(F1)、余氣閥磨損(F2)、偏心輪磨損(F3)、滑閥磨損(F4)、噪聲過(guò)大(F5)及排氣閥故障(F6)的故障征兆表，在此僅列出水平/X 向的故障模征兆表，如表1所示，以上各狀態(tài)的故障模式表如表2所示。

表1　雙級滑閥真空泵故障征兆表(水平/X 向)

表2　狀態(tài)故障模式表

　　為驗證雙級滑閥真空泵故障診斷方法可行性，引入PARD-BP算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )結構精簡(jiǎn)。

　　4、小結

　　基本實(shí)現雙級滑閥真空泵的故障診斷檢測，后續可研究學(xué)習：

　�、俳Y構方面：文中進(jìn)行了真空泵結構數學(xué)建模工作并通過(guò)試驗驗證，可進(jìn)一步研究真空泵的數學(xué)建模和三維建模結合之復合建模，并在診斷時(shí)考慮加工導致的真空泵尺寸偏差因素；

　�、谠囼灧矫妫簝H收集基礎加速度信號，缺少對比分析；可完善試驗條件，提高數據精度；

　�、鬯惴ǚ矫妫浩谕麖亩喾椒ㄈ诤系慕嵌葘ふ覂�(yōu)化方案，并通過(guò)試驗驗證。

　　影響真空泵工作可靠的因素有很多，本文提出以算法理論和試驗數據信息提取等方法，驗證滑閥真空泵故障診斷結果的正確性，該方法亦可應用于類(lèi)似元件的診斷，甚至是形成系統，建立相關(guān)整機故障診斷模型。