一种基于线性回归破碎机故障诊断方法技术

一种基于线性回归破碎机故障诊断方法，选取圆锥破碎机的主机电流、传动轴振幅及频率、机身振幅及频率作为故障诊断参数，在归一化处理后利用多元回归的方法将圆锥破碎机工作稳定后记录的n组数据建立用于诊断的偏回归系数向量，对于新数据以n组为做一次多元线性回归得到代表当前状态的向量，并将当前向量与诊断向量计算相关系数，以此来反映圆锥破碎机当前运行状况偏离正常运行时稳定状态的程度；当相关度出现在0.6以下但没有出现急剧下降趋势时在停机后检查机器，根据检查结果记录故障类型并将多元回归后的数组添加到下一次故障诊断的对照数据库中；当相关度低于0.6且继续出现快速下降趋势时应尽快停机检查，为企业节省故障诊断时间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于线性回归破碎机故障诊断方法
本专利技术涉及技术检测
，特别涉及一种基于线性回归破碎机故障诊断方法。
技术介绍
圆锥破碎机广泛应用于矿山、冶炼、建材、公路、水利等多个部门，尤其在矿山岩石的中破和细破中占据了关键性地位。由于工作环境恶劣，圆锥破碎机的故障率高，维修成本也高，其故障监测与诊断是矿山设备管理中亟待解决的重点问题。为了保证企业效益，停机检测维修越来越不被企业提倡。而在线故障诊断可以满足这一要求，减少了线下作业时间，但也增加了对检测设备和处理器的要求。常用的故障诊断方法有神经网络算法、模糊控制算法、支持向量机和专家系统等。其中，神经网络算法和支持向量机都需要带有分类标签的训练数据作为支撑，尤其是神经网络需要大量的数据支持；模糊控制算法则需要凭经验选择模糊隶属度函数，模糊规则的建立更是需要以大量的操作实践为基础；专家系统则是需要专家对该领域的故障诊断尽可能的了解才能建立相对完善的专家知识库，这对于圆锥破碎机的故障诊断来说并不适用。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
提出的技术问题，本专利技术提供一种基于线性回归破碎机故障诊断方法，利用圆锥破碎机正常运行时的历史数据作为训练数据，将破碎机的主机电流、传动轴振幅及频率、机身振幅及频率以及润滑系统压力等作为故障诊断参数进行分析。避免了大样本数据的预先构造带来的不便也保证了数据的真实可靠，并且不需要事先知道破碎机故障与各个特征量的关系就可以运行，在诊断出故障后再进行故障分析可以避免因为知识库不完善导致的漏诊和误诊。为企业节省故障诊断时间，提高圆锥破碎机的生产效率。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种基于线性回归破碎机故障诊断方法，选取圆锥破碎机的主机电流、传动轴振幅及频率、机身振幅及频率作为故障诊断参数，在归一化处理后利用多元回归的方法将圆锥破碎机工作稳定后记录的n组数据建立用于诊断的偏回归系数向量，对于新数据以n组为做一次多元线性回归得到代表当前状态的向量，并将当前向量与诊断向量计算相关系数，以此来反映圆锥破碎机当前运行状况偏离正常运行时稳定状态的程度；当相关度出现在0.6以下但没有出现急剧下降趋势时在停机后检查机器，根据检查结果记录故障类型并将多元回归后的数组添加到下一次故障诊断的对照数据库中；当相关度低于0.6且继续出现快速下降趋势时应尽快停机检查；具体包括以下步骤：步骤一、选择故障诊断参数并进行归一化处理根据圆锥破碎机的工作特性，破碎机在稳定运行时电流信号和振动信号是快速变化的，相对于温度和油压等信号具有能够快速反映设备当前运行状况的能力，故选取圆锥破碎机的主机电流、传动轴振幅及频率、机身振幅及频率、润滑油箱供油压力、紧锁压力、释放压力以及衬板压力作为故障诊断的依据；步骤二、生成用于故障诊断的对照数据在圆锥破碎机启动并稳定运行后采集n组数据，利用多元线性回归的方法计算出一组近似解作为故障诊断的对照数据；通过计算机获取n组稳定运行数据并依据多元线性回归理论进行线性拟合，得到用于对照的表征破碎机状态正常的向量b；步骤三、滚动生成表征破碎机当前状态的检测数据在圆锥破碎机生成用于表征正常状态的对照数据后，根据多元回归理论计算滚动更新的偏回归系数向量bnew，对于后续的采样数据每n组进行一次线性回归，每次更新一组生成实时更新的检测数据；步骤四、计算检测数据与对照数据的相关性根据相关系数计算公式计算b,bnew间的相关系数r，并根据阈值0.6来判断破碎机当前运行状态是否正常，r>0.6表示破碎机运行正常，圆锥破碎机稳定运行时相关系数变动较小，当相关系数降至0.6以下时说明该圆锥破碎机已经严重偏离了正常运行时的状态，应该在停机后检修；步骤五、得出诊断结果并作为下次诊断的依据对于诊断出非正常状态的破碎机，经过专家鉴定后，记录故障种类，并保留当相关系数低于0.6时的实时数据生成的一组多元回归后的偏回归系数向量，在下一次发生故障时用于故障类型判别，如果不是同一类故障即相关系数低于0.6，则仍然需要专家鉴定并将结果保留作为新的故障类别判定依据。进一步地，所述的步骤一中，归一化处理具体为：采用零均值规范化，公式如下；式中：表示所有数据的平均值，σ表示所有数据的标准差。进一步地，所述的步骤二中，在圆锥破碎机启动并稳定运行后采集30组数据，利用多元线性回归的方法计算出一组近似解作为故障诊断的对照数据，具体根据如下公式(2)计算；式中，xi,j表示第j组数据的第i个变量，bn表示偏回归系数，n表示组数，此正规方程组可以进一步写成矩阵形式，如公式；Ab＝B(3)式中，b＝[b0,b1,…,bk-1]′，引入Y＝[xk1,xk2,…,xkn]′，令A＝XTX，对(3)式求解可得：b＝A-1B＝(XTX)-1XTY(4)通过计算机获取30组稳定运行数据并依据多元线性回归理论进行线性拟合，得到用于对照的表征破碎机状态正常的向量b。进一步地，所述的步骤三中，根据多元回归理论计算滚动更新的偏回归系数向量bnew，对于后续的采样数据每30组进行一次线性回归，每次更新一组生成实时更新的检测数据；具体的滚动更新方式如下：①选择第1-30组测量数据进行第1次运算；②选择第2-31组测量数据进行第2次运算；③选择第3-32组测量数据进行第3次运算；④以此类推得到多组运算数据。进一步地，所述的步骤四中，对于每一次新生成的检测数据都与对照数据进行相关系数计算，相关系数的计算公式如下：式中，b,bnew分别表示线性回归运算后的表征圆锥破碎机正常状态的向量和实时更新的表征该圆锥破碎机当前状态的线性回归后的向量，Cov(b,bnew)表示b,bnew的协方差，Var(b),Var(bnew)分别表示b,bnew的方差。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种基于线性回归破碎机故障诊断方法研究，避免了因离线训练导致的诊断结果偏离现场的情况，利用多元线性回归的方法提高了数据的可拓展性，采用多组数据并滚动更新的数据处理方式降低了瞬时脉冲信号可能造成的干扰，不断丰富的故障判别信息使故障诊断的精度不断提高，提高企业生产效率，减少企业负担。附图说明图1为本专利技术的一种基于线性回归破碎机故障诊断方法结构框图；图2为本专利技术的数据滚动更新示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术提供的具体实施方式进行详细说明。一种基于线性回归破碎机故障诊断方法，具体包括如下：1)选择故障诊断参数如图1所示，首先确定输入变量，选择圆锥破碎机的主机电流、传动轴的振动幅度、传动轴的振动频率、机身的振动幅度、机身的振动频率、润滑油泵的供油压力、紧缩压力、释放压力以及衬板压力作为初始的故障诊断参数，以主机电流作为因变量，其余变量作为自变量构造多元线性关系，令传动轴的振幅为x1，传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于线性回归破碎机故障诊断方法，其特征在于，选取圆锥破碎机的主机电流、传动轴振幅及频率、机身振幅及频率作为故障诊断参数，在归一化处理后利用多元回归的方法将圆锥破碎机工作稳定后记录的n组数据建立用于诊断的偏回归系数向量，对于新数据以n组为做一次多元线性回归得到代表当前状态的向量，并将当前向量与诊断向量计算相关系数，以此来反映圆锥破碎机当前运行状况偏离正常运行时稳定状态的程度；当相关度出现在0.6以下但没有出现急剧下降趋势时在停机后检查机器，根据检查结果记录故障类型并将多元回归后的数组添加到下一次故障诊断的对照数据库中；当相关度低于0.6且继续出现快速下降趋势时应尽快停机检查；具体包括以下步骤：/n步骤一、选择故障诊断参数并进行归一化处理/n根据圆锥破碎机的工作特性，破碎机在稳定运行时电流信号和振动信号是快速变化的，相对于温度和油压等信号具有能够快速反映设备当前运行状况的能力，故选取圆锥破碎机的主机电流、传动轴振幅及频率、机身振幅及频率、润滑油箱供油压力、紧锁压力、释放压力以及衬板压力作为故障诊断的依据；/n步骤二、生成用于故障诊断的对照数据/n在圆锥破碎机启动并稳定运行后采集n组数据，利用多元线性回归的方法计算出一组近似解作为故障诊断的对照数据；通过计算机获取n组稳定运行数据并依据多元线性回归理论进行线性拟合，得到用于对照的表征破碎机状态正常的向量b；/n步骤三、滚动生成表征破碎机当前状态的检测数据/n在圆锥破碎机生成用于表征正常状态的对照数据后，根据多元回归理论计算滚动更新的偏回归系数向量b...

【技术特征摘要】
1.一种基于线性回归破碎机故障诊断方法，其特征在于，选取圆锥破碎机的主机电流、传动轴振幅及频率、机身振幅及频率作为故障诊断参数，在归一化处理后利用多元回归的方法将圆锥破碎机工作稳定后记录的n组数据建立用于诊断的偏回归系数向量，对于新数据以n组为做一次多元线性回归得到代表当前状态的向量，并将当前向量与诊断向量计算相关系数，以此来反映圆锥破碎机当前运行状况偏离正常运行时稳定状态的程度；当相关度出现在0.6以下但没有出现急剧下降趋势时在停机后检查机器，根据检查结果记录故障类型并将多元回归后的数组添加到下一次故障诊断的对照数据库中；当相关度低于0.6且继续出现快速下降趋势时应尽快停机检查；具体包括以下步骤：
步骤一、选择故障诊断参数并进行归一化处理
根据圆锥破碎机的工作特性，破碎机在稳定运行时电流信号和振动信号是快速变化的，相对于温度和油压等信号具有能够快速反映设备当前运行状况的能力，故选取圆锥破碎机的主机电流、传动轴振幅及频率、机身振幅及频率、润滑油箱供油压力、紧锁压力、释放压力以及衬板压力作为故障诊断的依据；
步骤二、生成用于故障诊断的对照数据
在圆锥破碎机启动并稳定运行后采集n组数据，利用多元线性回归的方法计算出一组近似解作为故障诊断的对照数据；通过计算机获取n组稳定运行数据并依据多元线性回归理论进行线性拟合，得到用于对照的表征破碎机状态正常的向量b；
步骤三、滚动生成表征破碎机当前状态的检测数据
在圆锥破碎机生成用于表征正常状态的对照数据后，根据多元回归理论计算滚动更新的偏回归系数向量bnew，对于后续的采样数据每n组进行一次线性回归，每次更新一组生成实时更新的检测数据；
步骤四、计算检测数据与对照数据的相关性
根据相关系数计算公式计算b,bnew间的相关系数r，并根据阈值0.6来判断破碎机当前运行状态是否正常，r>0.6表示破碎机运行正常，当相关系数降至0.6以下时说明该圆锥破碎机已经严重偏离了正常运行时的状态，应该在停机后检修；
步骤五、得出诊断结果并作为下次诊断的依据
对于诊断出非正常状态的破碎机，经过专家鉴定后，记录故障种类，并保留当相关系数低于0.6时的实时数据生成的一组多元回归后的偏回归系数向量，在下一次发生故障时用于故障类型判别，如果不是同一类故障即相关系数低于0.6，则仍然需要专...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，董星宇，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21