[發(fā)明專利]一種基于多尺度分析的控制閥故障檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810634725.4
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN108896287A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尚群立;王名海;馬良威;李夢強(qiáng);張晶瑜;張國軍
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M3/00;G06F17/10
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本發(fā)明涉及一種控制閥故障檢測方法，尤其涉及一種基于多尺度分析的控制閥故障檢測方法，它運(yùn)用多尺度直線擬合，采用變換擬合尺度逐步逼近故障發(fā)生(突變)點(diǎn)。首先，根據(jù)故障信號的時(shí)間序列計(jì)算出初始尺度，將時(shí)間序列劃分為若干段，對每一段采用最小二乘法擬合出該段斜率，比較相鄰擬合線段的斜率并作差，差值最大即斜率變換最大的兩端線段之內(nèi)存在突變點(diǎn)。然后，在該兩段線段的范圍內(nèi)，繼續(xù)使用上述方法，逐步縮小故障點(diǎn)的范圍區(qū)間，直至最終擬合尺度收斂為1，此時(shí)，斜率變化最大的點(diǎn)即是原時(shí)間序列的故障點(diǎn)。該方法在尋找控制閥故障點(diǎn)時(shí)的準(zhǔn)確性、以及針對復(fù)雜信號時(shí)的有效性和計(jì)算效率上具有優(yōu)越性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于執(zhí)行器故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于多尺度分析的控制閥故障檢測方法。

背景技術(shù)

流程工業(yè)生產(chǎn)過程中，由于經(jīng)常處于高溫高壓、低溫有毒、結(jié)晶或強(qiáng)腐蝕的介質(zhì)環(huán)境以及頻繁調(diào)節(jié)動(dòng)作，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥容易出現(xiàn)各類故障。而在控制流體流量的工作過程中，調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作靈敏與否，直接關(guān)系著整個(gè)控制系統(tǒng)的質(zhì)量。一旦調(diào)節(jié)閥發(fā)生故障將可能給工業(yè)生產(chǎn)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至造成人員傷亡。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種故障并采取相應(yīng)的措施是保證工業(yè)過程中自動(dòng)控制系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。

目前，調(diào)節(jié)閥最常采用的故障診斷方法有：1)當(dāng)調(diào)節(jié)閥發(fā)生故障后進(jìn)行維修或更換的被動(dòng)性診斷；2)結(jié)合裝置大檢修時(shí)，定期安排所有的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行維護(hù)和檢修的預(yù)期性診斷；然而這二種方法不僅會(huì)造成工業(yè)生產(chǎn)過程的中斷，而且對仍可正常使用的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行統(tǒng)一拆裝和檢查，既浪費(fèi)時(shí)間和資源，又耽誤工業(yè)生產(chǎn)，這兩種維護(hù)方式都存在著一定的弊端。從控制閥的在線即閥按照原有的工作方式正常運(yùn)行的角度，依據(jù)閥的工作信號參數(shù)尋找方法對閥進(jìn)行在線檢測，是一種新的在線故障診斷思路。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述需求，本發(fā)明的目的在于提出一種基于多尺度分析的控制閥故障檢測方法。

所述的一種基于多尺度分析的控制閥故障檢測方法，對控制閥故障信號采用多尺度直線擬合，求取故障發(fā)生點(diǎn)，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：讀取含控制閥閥位故障信號x的時(shí)間序列x₁,x₂,x₃,...,x_n，n為故障信號的采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，計(jì)算初始尺度，初始尺度記為l₁，N為自然數(shù)集合；

步驟2：將整個(gè)時(shí)間序列x₁,x₂,x₃,...,x_n分為m段，每一段記為s_j，其中，j＝1,2,...,m，每一段長度為l₁，m和長度l₁存在關(guān)系：若最后一段的長度小于l₁，那么將其納入到前一段數(shù)據(jù)中；

步驟3：對s_j里面的數(shù)據(jù)序列選用最小二乘法進(jìn)行直線擬合，求取每個(gè)s_j段的擬合直線的斜率k，依次記為k₁,k₂,k₃,...,k_m；

步驟4：依次求取相鄰線段的斜率差值的絕對值，記為e_j＝|k_j+1-k_j|,1≤j≤m-1；

步驟5：求取故障的突變點(diǎn)所在區(qū)間，求取故障突變點(diǎn)時(shí)，當(dāng)e_max＝e_j，此時(shí)原始序列s₁,s₂,s₃,...,s_m在s_j與s_j+1之間的變化趨勢最大，突變點(diǎn)落于s_j，s_j+1即在區(qū)間(j×l₁,j×l₁+l₁)之內(nèi)；