[發明專利]一種乳化液泵故障分級診斷方法

有效

• 申請號: 202110529358.3
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113378887B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 丁華;牛銳祥;孟祥龍;施瑞;呂彥寶
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王軍

1.一種乳化液泵故障分級診斷方法，其特征在于，包括：

獲取數據庫中存儲的乳化液泵及其液壓支架供液系統的監測參數，對監測參數進行故障類型標注預處理后劃分為訓練集和測試集；

構建深度自編碼網絡模型，將作為訓練集的監測參數輸入深度自編碼網絡模型進行訓練，調節網絡參數與函數，至輸出的結果為準確故障類型為止，訓練完成后將作為測試集的監測參數輸入深度自編碼網絡模型，驗證深度自編碼網絡模型識別故障類型的準確性；

獲取乳化液泵及其液壓支架供液系統在運行過程中產生的實時監測參數，輸入至訓練好的深度自編碼網絡模型中，輸出結果即為故障類型；

在根據實時監測參數，判定乳化液泵及其液壓支架供液系統發生故障時，將實時的監測參數和必要故障信息輸入離線故障定位專家系統中；

離線故障定位專家系統融合已識別故障形式和包含必要故障信息的實時監測參數，分析產生原因，實現故障定位；

所述監測參數分為易監測參數和難監測參數，所述易監測參數包括，乳化液泵的系統壓力、乳化液流量、乳化液濃度、乳化液溫度，電動機電流、電動機轉矩、電動機轉速、潤滑壓力、潤滑油溫、繞組溫度、乳化油位、乳化液位；難監測參數包括，支架動作狀態、泵噪聲、閥尖叫聲、異味、設備上的沖刷痕跡、連接件的松緊程度；易監測參數通過傳感器監測，作為深度自編碼網絡輸入，難監測參數作為必要故障信息輸入至專家系統；

深度自編碼的訓練及驗證過程為：

利用堆棧自動編碼器搭建深度自編碼網絡，前一個自動編碼器輸出作為后一個自動編碼器輸入，表示為：

h＝f(Wx+b)

其中，x為第l層輸入，h為第l層輸出，W為神經元的權重矩陣，b為偏置向量；

收集不同狀態下的監測參數，按照8:2的比例劃分訓練集和測試集；

隨機初始化深度自編碼網絡權重矩陣和偏置向量，將訓練集作為深度自編碼網絡輸入，以無監督方式采用梯度下降法預訓練自動編碼器，預訓練選擇均方誤差損失函數，均方誤差損失函數表示為：

其中，m為參加訓練的數據量，x_i為第i個輸入的數據，z_i為第i個重構的數據；

添加Softmax分類器，利用訓練集采用梯度下降法有監督微調深度自編碼網絡并訓練分類器，選擇交叉熵損失函數，交叉熵損失函數表示為：

其中，m為參加訓練的數據量，x為輸入的樣本，p_i(x)為樣本屬于某故障形式的實際概率，q_i(x)為模型輸出概率；

利用測試集驗證訓練完成的深度自編碼網絡的故障識別能力；

利用經過驗證的深度自編碼網絡對乳化液泵監測參數進行實時監測并識別故障。

2.根據權利要求1所述的乳化液泵故障分級診斷方法，其特征在于，所述液壓支架供液系統包括，清水過濾站、水箱、乳化油箱、自動配比、乳化液箱、乳化液泵、高壓反沖洗、支架系統、回液過濾站和相關輸送管路。

3.根據權利要求1所述的乳化液泵故障分級診斷方法，其特征在于，乳化液泵的故障類型包括，液位太低，造成吸空、啟動后無壓力、壓力不達標、壓力過高、機油溫度過高、軸承溫度過高、繞組溫度過高、電流過載、濃度不達標、乳化液溫度過高、強迫潤滑壓力異常、模塊溫度過高及正常狀態。

4.根據權利要求1所述的乳化液泵故障分級診斷方法，其特征在于，離線故障定位專家系統包括人機交互界面、知識庫、知識獲取、推理機、解釋器、故障記錄和歷史故障查詢。