一种离心机故障诊断装置及方法与流程

本发明涉及故障诊断领域，尤其涉及一种离心机故障诊断装置及方法。

背景技术：

1、离心机作为化工、制药等企业的关键重要设备，一旦发生故障导致非计划停机，轻则导致产成品报废，重则导致化学品泄露甚至爆炸等严重事故，并导致现场运维处理人员生命安全。因此，离心机的数字化、智能化监控技术，是各个生产厂家重点投入技术改造的项目。

2、在日常的运维过程中，人员的巡查主要有：

3、1）观察法：通过观察离心机的外观、震动、气味等方式，判断是否存在异常情况；

4、2）听诊法：通过听离心机运行时的声音，判断是否存在异常情况。例如，如果离心机运行时出现刺耳的噪声或者不规律的响声，可能表明存在故障。

5、离心机的监测智能化手段，主要是采用在线振动等参数的测试方法，可以部分解决人工巡查的不足。但是由于振动的技术手段有其局限性，无法满足离心机作为关键重要设备的安全生产的保证需求。

6、目前还有一种方式采用声纹监测，声纹监测能够一定程度避免上述采用振动方法检测所带来的一些问题，满足离心机关键设备安全运行的需求。但即使是采用声发射信号进行故障检测，现有的技术中仅通过采集设备发出的原声信号进行检测，仍然会一定程度导致诊断结果不准确，因为其并没有结合原设备本身的一些运行参数和特征进行结合判断，会忽略到设备运行过程中的一些特殊情况。

技术实现思路

1、为了更加准确以及高效的进行离心机故障检测，弥补人工巡检的缺陷，本发明提出了一种离心机故障诊断装置及方法，装置包括以下：

2、拾音器、信号处理模块、边缘计算网关、服务器和离心机控制系统；

3、所述拾音器与离心机采用贴合方式进行连接；

4、所述拾音器与信号处理模块电性连接；

5、所述信号处理模块与所述边缘计算网关通过通讯端口连接；

6、所述边缘计算网关与所述服务器通过有线或无线形式连接；

7、所述边缘计算网关还与离心机控制系统连接。

8、进一步地，所述拾音器包括多个，分别贴合在离心机的各核心部件处。

9、进一步地，所述信号处理模块包括：语音接口电路、codec编码单元、dsp处理单元和以太网传输单元。

10、进一步地，所述语音接口电路与所述拾音器电性连接，将模拟信号转换为数字信号；数字信号经由codec编码单元、dsp单元处理后，由以太网传输单元传输至边缘计算网关。

11、进一步地，所述服务器包括：信号预处理单元、故障检测单元和故障管理单元。

12、一种离心机故障诊断方法，应用于一种离心机故障诊断装置，方法包括以下步骤：

13、s1、所述拾音器获取离心机声发信号；

14、s2、声发信号经过信号处理模块处理后，传输至所述边缘计算网关；

15、s3、边缘计算网关作为中间节点，进一步将处理后的信号与离心机控制系统传输的信号进行同步后，共同传输至服务器进行故障诊断，得到诊断结果；所述离心机控制系统传输的信号包括离心机启停信号和不同负载运行情况下的运行参数信号。

16、进一步地，所述信号预处理单元进行预处理的过程包括：预加重、分帧、傅里叶变换、mel滤波、对数变换和离散余弦变换。

17、进一步地，故障检测单元进行故障处理的过程如下：

18、将信号预处理单元处理后的声音特征信号mfcc与离心机控制系统发送的信号一起输入至故障检测单元；

19、故障检测单元采用预训练好的dnn噪声分离模型进行噪声分离和故障检测分类，得到故障分类结果。

20、进一步地，所述故障管理单元的处理过程如下：

21、故障管理单元将故障分类结果形成故障分类数据库，并对故障分类数据库中的数据进行定期自检打分，标记出错误值的同时，对所述dnn噪声分离模型进行参数调优与更新。

22、本发明提供的有益效果是：

23、1）不同于振动信号的故障分析，需要事先分析得到各种故障状态下的振动特征值，也同时需要事先分析得到各种正常运行工况下的振动特征值，基于声发射的深度学习的离心机故障诊断方法，可以通过训练集学习和测试集验证的，只需预先利用正样本进行1：1筛选，无需长时间积累样本和事先穷尽各种故障正负样本，1：n后自动标注声纹库故障，未知故障用户自主标注。

24、2）本发明的深度学习神经网络，输入层信号已经融合了各种特殊工况（启停机、不同负载等参数），经过训练学习，可以降低误判或漏判的概率。

25、3）磁吸附的拾音器，在设备维修过程中，非常方便拆装，且不需要校准，简化了设备维修的过程。

技术特征：

1.一种离心机故障诊断装置，其特征在于：包括：

2.如权利要求1所述的一种离心机故障诊断装置，其特征在于：所述拾音器包括多个，分别贴合在离心机的各核心部件处。

3.如权利要求1所述的一种离心机故障诊断装置，其特征在于：所述信号处理模块包括：语音接口电路、codec编码单元、dsp处理单元和以太网传输单元。

4.如权利要求3所述的一种离心机故障诊断装置，其特征在于：所述语音接口电路与所述拾音器电性连接，将模拟信号转换为数字信号；数字信号经由codec编码单元、dsp单元处理后，由以太网传输单元传输至边缘计算网关。

5.如权利要求1所述的一种离心机故障诊断装置，其特征在于：所述服务器包括：信号预处理单元、故障检测单元和故障管理单元。

6.一种离心机故障诊断方法，应用于如权利要求1~6任一项所述的一种离心机故障诊断装置，其特征在于：方法包括以下步骤：

7.如权利要求7所述的一种离心机故障诊断方法，其特征在于：所述信号预处理单元进行预处理的过程包括：预加重、分帧、傅里叶变换、mel滤波、对数变换和离散余弦变换。

8.如权利要求7所述的一种离心机故障诊断方法，其特征在于：故障检测单元进行故障处理的过程如下：

9.如权利要求8所述的一种离心机故障诊断方法，其特征在于：所述故障管理单元的处理过程如下：

技术总结本发明涉及故障诊断领域，提供一种离心机故障诊断装置及方法，装置包括：拾音器、信号处理模块、边缘计算网关和服务器；拾音器与离心机采用贴合方式进行连接；拾音器与信号处理模块电性连接；信号处理模块与边缘计算网关通过通讯端口连接；边缘计算网关与服务器通过有线或无线形式连接；方法为：所述拾音器获取离心机声发信号；声发信号经过信号处理模块处理后，传输至所述边缘计算网关；边缘计算网关作为中间节点，进一步将处理后的信号与离心机控制系统传输的信号进行同步后，共同传输至服务器进行故障诊断，得到诊断结果。本发明有益效果是：不需要穷尽故障样本，不需要进行复杂设备维修，简单有效的提高了离心机故障诊断的准确率。技术研发人员：曾卫钢,何春体,彭欢,宋寅,易兴奇,支宇航,张超,王天池,彭玺君受保护的技术使用者：北方化学工业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9