超速离心机故障诊断专家系统研究

摘要

离心机是依靠转子高速旋转产生的离心力进行分离、浓缩、提纯、分析等操作的仪器。一般将最高转速不低于30000转/分的离心机称为超速离心机。超速离心机目前已经广泛应用于医疗、化工、食品、制药和石油等领域，是我国重点研究的科学仪器之一。
　　超速离心机在运行过程中可能产生故障，这些故障因为发生在高速旋转的过程中，会造成极其严重的经济损失和人身危险。因此研究一种超速离心机的故障诊断专家系统，针对主要故障模式找出可能的原因是非常必要的。专家系统属于人工智能范畴，是具有包含某一领域大量的专家知识和经验，模拟人类专家的决策过程和思维方式的计算机程序。一个好的专家系统具有设备故障诊断速度快、准确率高等优点。
　　本文首先对超速离心机和故障诊断的发展进行了阐述，并且详细介绍了超速离心机的工作原理、结构组成和参数要求等。为了建立完善的超速离心机故障诊断专家系统的知识库，本文对超速离心机在工作过程中可能出现的故障进行了总结，并采用多种传感器及其信号采集电路对信号参数进行提取，设计了合理的传输协议，使得系统能够实时的对测量信号进行检测，提供故障诊断的依据。本文采用产生式知识表示法和框架式知识表示法相结合的方法，对知识库里的专家知识进行表示，并结合Access2003对知识库进行分类构建，建立了完善的知识管理模块，并且对知识库的自学习功能进行了讨论。系统采用贝叶斯网络推理方法结合正向推理策略设计了系统的推理机制，能够推理出故障发生的原因及其概率，并用MSBNx(Microsoft Bayesian Network Editor)对贝叶斯网络推理方法进行仿真验证，取得了预期的功效。MSBNx是微软公司出品的贝叶斯网络编辑器，专门用于贝叶斯网络的计算和仿真。系统采用预制文本法和追踪解释法相结合的方式建立了解释机制，能够对故障的处理过程进行较为完善的解释。
　　论文最后具体分析了超速离心机故障诊断专家系统的软件结构，采用VC++2005作为软件开发工具，完成了包括状态检测、故障诊断和知识管理模块在内的软件设计。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 超速离心机发展状况及其故障诊断的意义

1.1.1 超速离心机概念及分类

1.1.2 国外超速离心机发展状况

1.1.3 国内超速离心机发展状况

1.1.4 超速离心机故障诊断的意义

1.2 故障诊断的发展状况

1.2.1 国外故障诊断发展状况

1.2.2 国内故障诊断发展状况

1.3 人工智能在故障诊断方面的应用

1.4 本文主要内容安排和创新点

第2章 超速离心机控制系统设计

2.1 超速离心机的工作原理

2.2 超速离心机的结构组成

2.3 超速离心机的工作流程

2.4 超速离心机的主要技术参数

2.5 传输协议设计

2.6 本章小结

第3章 超速离心机系统故障分析与故障信号的获取

3.1 故障诊断定义及故障分类

3.2 超速离心机系统主要故障类型与故障信号获取

3.2.1 转子故障类型与故障信号获取

3.2.2 离心室故障类型与故障信号获取

3.2.3 电机、传动轴、变频器故障类型与故障信号获取

3.3 本章小结

第4章 超速离心机故障诊断专家系统组成

4.1 专家系统简介

4.1.1 专家系统的概念

4.1.2 专家系统的发展历程

4.1.3 专家系统的特点

4.1.4 专家系统的应用

4.1.5 专家系统的结构组成

4.1.6 专家系统的开发工具

4.1.7 专家系统的工作流程

4.1.8 专家系统的开发步骤

4.2 超速离心机故障诊断专家系统建立

4.2.1 超速离心机故障诊断专家系统组成

4.2.2 知识库建立

4.2.3 推理机设计

4.2.4 解释机制设计

4.3 本章小结

第5章 超速离心机故障诊断专家系统软件

5.1 软件系统总体结构

5.2 状态监测模块

5.3 故障诊断模块

5.4 知识管理模块

5.5 本章小结

总结

参考文献

致谢

附录A(攻读学位期间发表的学术论文)

附录B．1(超速离心机控制系统硬件电路图)