变转速设备异常诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种变转速设备异常诊断方法。此方法包含模型建立阶段和线上作业阶段。在模型建立阶段中，首先，获取变转速设备的历史运转数据，每个历史运转数据包含历史转速值以及相应的历史运转状态信号。然后，根据历史运转数据来计算历史运转状态特征值。接着，根据历史运转状态特征值来计算出高斯混合模型。在线上作业阶段中，首先获取变转速设备于线上作业时的线上转速值以及相应的线上运转状态信号，并据此来计算线上运转状态特征值。接着，根据高斯混合模型和线上运转状态特征值来判断变转速设备于线上作业时是否出现异常。如此，可有效率地侦测变转速设备的异常运转。

【技术实现步骤摘要】
变转速设备异常诊断方法
本专利技术是有关于一种变转速设备异常诊断方法。
技术介绍
为了对设备进行有效的维护与管理，通常会建置相关的诊断系统来检测设备是否发生异常。一般而言，诊断系统会于设备进行线上作业时，对设备进行整体或局部的监测，以取得代表设备运转状态的信号，再对这些信号进行分析来判断设备运转是否异常。公知的异常诊断方法对于定转速设备而言，较能有效率地侦测出异常，并针对异常进行诊断。然而，针对变转速设备而言，公知的异常诊断方法则无法有效率地侦测出设备异常。因此，需要一种变转速设备异常诊断方法，以有效率地侦测变转速设备的异常运转。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，本专利技术的实施例提供一种变转速设备异常诊断方法，以有效率地侦测变转速设备的异常运转。此变转速设备异常诊断方法包含模型建立阶段以及线上作业阶段。在此变转速设备异常诊断方法中，首先进行模型建立阶段。在模型建立阶段中，首先获取变转速设备的多笔历史运转数据，每个历史运转数据包含历史转速值以及相应的历史运转状态信号。然后，根据历史运转数据来计算历史运转状态特征值。接着，根据历史运转状态特征值来计算出高斯混合模型。然后，进行线上作业阶段。在线上作业阶段中，首先获取变转速设备于线上作业时的线上运转数据，其中线上运转数据包含线上转速值以及相应的线上运转状态信号。接着，根据线上运转数据来计算至少一个线上运转状态特征值。然后，根据高斯混合模型和线上运转状态特征值来判断变转速设备于线上作业时是否出现异常。在一些实施例中，历史运转状态信号以及线上运转状态特征值为变转速设备的振动信号。在一些实施例中，模型建立阶段还包含第一正则化步骤，以对历史运转状态特征值进行正则化。在一些实施例中，线上作业阶段还包含第二正则化步骤，以对线上运转状态特征值进行正则化。在一些实施例中，历史运转数据皆对应至该转速设备正常作业的情况。在一些实施例中，模型建立阶段还包含特征筛选步骤，以从历史运转状态特征值中移除至少一个冗余特征值。在一些实施例中，前述的特征筛选步骤包含：选取目标特征值，其中此目标特征值为历史运转状态特征值的一个；计算目标特征值的熵(entropy)值，并判断此熵值是否小于预设熵阈值；以及当熵值小于预设熵阈值时，判定目标特征值为至少一个冗余特征值，以将目标特征值移除。在一些实施例中，前述的特征筛选步骤还包含：选取第一目标特征值以及第二目标特征值，其中第一目标特征值以及第二目标特征值为历史运转状态特征值其中的二个；计算第一目标特征值与第二目标特征值间的平均相关系数(correlationcoefficient)；判断平均相关系数是否大于预设系数阈值；当平均相关系数大于预设系数阈值时，判定第一目标特征值和第二目标特征值的一个为冗余特征值，以将其移除。在一些实施例中，前述根据高斯混合模型和线上运转状态特征值来判断变转速设备于线上作业时是否出现异常的步骤包含：根据高斯混合模型的多个边界点来决定标准边界线；判断线上运转状态特征值是否超过标准边界线；当线上运转状态特征值超过标准边界线时，判定变转速设备出现异常。在一些实施例中，根据高斯混合模型和线上运转状态特征值来判断该变转速设备于线上作业时是否出现异常的步骤包含：根据高斯混合模型和线上运转状态特征值来计算加权机率；判断加权机率是否小于预设机率阈值；当加权机率小于预设机率阈值时，判定变转速设备出现异常。附图说明为让本专利技术的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的详细说明如下：图1是绘示根据本专利技术实施例的变转速设备异常诊断方法的流程示意图。图2是绘示根据本专利技术实施例的计算历史运转状态特征值的步骤的流程示意图；图3是绘示根据本专利技术实施例的历史运转状态特征值；图4是绘示根据本专利技术实施例的决定混合模型数量值的示意图；图5是绘示根据本专利技术实施例的根据高斯混合模型来判断设备的作业是否异常的步骤的流程示意图；图6是绘示根据本专利技术实施例的计算标准边界线的示意图；以及图7是绘示根据本专利技术实施例的根据高斯混合模型来判断设备的作业是否异常的步骤的流程示意图。主要附图标记说明：100-变转速设备异常诊断方法，110-模型建立阶段，111～113-步骤，112a～112b-步骤，120-线上作业阶段，121～123-步骤，123a～123d-步骤，123e～123h-步骤。具体实施方式下文是以实施方式配合附图作详细说明，但所提供的实施方式并非用以限制本专利技术所涵盖的范围，而结构运作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本专利技术所涵盖的范围。此外，图式仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指次序或顺位的意思，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。请参照图1，其是绘示根据本专利技术实施例的变转速设备异常诊断方法100的流程示意图。变转速设备异常诊断方法100适用于转速会发生变化的设备，例如冷却水塔的冷却风扇或是鼓风用的燃烧风扇。变转速设备异常诊断方法100包含模型建立阶段110和线上作业阶段120。模型建立阶段110可收集变转速设备的历史运转数据，并利用这些历史运转数据来建立设备运转的模型。在线上作业阶段120中，当设备上线进行作业时，可利用前述的模型来判断设备是否发生异常。在模型建立阶段110中，首先进行步骤111，以获取变转速设备的多笔历史运转数据。每个历史运转数据包含历史转速值以及相应的历史运转状态信号。举例而言，步骤111会纪录变转速设备在各个不同转速下的运转状态信号。运转状态信号包含但不限定于振动信号、声音信号或热信号等等。以振动信号为例来说明，步骤111会纪录变转速设备在一转速下，设备的振动加速度值对时间的关系(振动信号)。在多个不同的设备转速下，进行量测振动加速度值的量测，即可获得前述的历史运转数据。接着，进行步骤112，以根据历史运转数据来计算历史运转状态特征值。在本专利技术的一些实施例中，可根据预设的多个频宽范围来计算历史运转状态特征值。请参照图2，其是绘示根据本专利技术实施例的步骤112的流程示意图。在步骤112中，首先进行步骤112a，以利用滤波器(例如带通/带拒滤波器)来根据前述预设频宽范围来将历史运转状态信号分频。然后，进行步骤112b，以计算历史运转状态信号对应于每个频宽范围的历史运转状态特征值。在本专利技术的实施例中，历史运转状态特征值包含但不限定于均值、均方值、均方根值、偏度、峭度、峭度指标、偏态指标、乱度(Wienerentropy)。具体如下表一所示：表一在上表一中，xi表示历史运转状态信号(时域)，fi表示第i个频率对应的能量，β表示峭度，fx表示偏度。再者，假设信号数量为N，且预设频宽范围为：0～1K赫兹、1K～2K赫兹、…、5K～6K赫兹，则可获得如图3所示的历史运转状态特征值，其中图3所示的历史运转状态特征值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变转速设备异常诊断方法，用以监测变转速设备，其特征在于，所述变转速设备异常诊断方法包含：/n进行模型建立阶段，包含：/n获取所述变转速设备的多笔历史运转数据，每个所述历史运转数据包含历史转速值以及相应的历史运转状态信号；/n根据所述多笔历史运转数据来计算多个历史运转状态特征值；以及/n根据所述多笔历史运转状态特征值来计算出高斯混合模型；以及进行线上作业阶段，包含：/n获取所述变转速设备于线上作业时的线上运转数据，其中所述线上运转数据包含线上转速值以及相应的线上运转状态信号；/n根据所述线上运转数据来计算至少一个线上运转状态特征值；以及/n根据所述高斯混合模型和所述至少一个线上运转状态特征值来判断所述变转速设备于线上作业时是否出现异常。/n

【技术特征摘要】
20191129 TW 1081437891.一种变转速设备异常诊断方法，用以监测变转速设备，其特征在于，所述变转速设备异常诊断方法包含：
进行模型建立阶段，包含：
获取所述变转速设备的多笔历史运转数据，每个所述历史运转数据包含历史转速值以及相应的历史运转状态信号；
根据所述多笔历史运转数据来计算多个历史运转状态特征值；以及
根据所述多笔历史运转状态特征值来计算出高斯混合模型；以及进行线上作业阶段，包含：
获取所述变转速设备于线上作业时的线上运转数据，其中所述线上运转数据包含线上转速值以及相应的线上运转状态信号；
根据所述线上运转数据来计算至少一个线上运转状态特征值；以及
根据所述高斯混合模型和所述至少一个线上运转状态特征值来判断所述变转速设备于线上作业时是否出现异常。


2.如权利要求1所述的变转速设备异常诊断方法，其特征在于，所述历史运转状态信号以及所述线上运转状态特征值为所述变转速设备的振动信号。


3.如权利要求1所述的变转速设备异常诊断方法，其特征在于，所述模型建立阶段还包含第一正则化步骤，以对所述多笔历史运转状态特征值进行正则化；以及
所述线上作业阶段还包含第二正则化步骤，以对所述至少一个线上运转状态特征值进行正则化。


4.如权利要求3所述的变转速设备异常诊断方法，其特征在于，所述线上作业阶段还包含第二正则化步骤，以对所述至少一个线上运转状态特征值进行正则化。


5.如权利要求1所述的变转速设备异常诊断方法，其特征在于，所述多笔历史运转数据皆对应至所述转速设备正常作业的情况。


6.如权利要求1所述的变转速设备异常诊断方法，其特征在于，所述模型建立阶段还包含特征筛选步骤，以从所述历史运转状态特征值中移除至少一个冗余特征值。


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【专利技术属性】
技术研发人员：何秋谊，吴崇勇，黄俊奎，罗凯帆，
申请(专利权)人：中国钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71