[发明专利]一种气动调节阀智能故障诊断系统的控制方法

说明书

本发明公开了一种气动调节阀智能故障诊断系统的控制方法，包括建立离线故障诊断模型步骤及在线故障诊断步骤；通过建立离线故障诊断模型步骤及在线故障诊断步骤，不仅实现气动调节阀故障自诊断的基础上提高了故障诊断的准确率，尤其减少了故障漏诊率，避免阀门故障运行；而且通用性较好，无需复杂的专家经验知识储备即可完成故障诊断；一般操作人员均可掌握，提高了气动调节阀故障诊断的自动化和智能化程度。

技术领域

本发明涉及阀门故障检测与诊断领域，具体是一种气动调节阀智能故障诊断系统的控制方法。

背景技术

气动调节阀作为工业自动化控制系统的终端执行设备，广泛应用于石化、冶金、轻工、食品等行业，其故障检测与诊断关系到安全与生产。传统的故障检修方式是根据经验定期排查，这不仅浪费了大量的人力物力，还造成了大量的正常阀门因检修拆装而故障。

目前市场上现有在线故障检测装置多为国外进口的智能定位器，而且必须有通讯协议，还需要专门的分析软件，成本高，通用性差。对于没有通讯协议和分析软件的阀门控制系统，即使配备了进口的智能阀门定位器，也无法进行故障诊断。

现有诊断方法主要依赖于工程师的经验进行诊断，主要思路是：在气动调节阀工作过程中，通过压力传感器和位移传感器采集压力和位移数据，并将数据同出厂时的数据作对比，工程师凭借经验分析对比结果，进而实现阀门的故障诊断。但是这种方法对专家知识储备要求较高，而且对于微小故障难以诊断，漏诊严重。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种气动调节阀智能故障诊断系统的控制方法，可实现气动调节阀故障的自诊断，提高故障诊断准确率，降低故障漏诊率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种气动调节阀智能故障诊断系统的控制方法，包括以下步骤：

A、建立离线故障诊断模型：

A.1、数据采集：

在气动调节阀螺盖旁预留处和膜室外供气孔处分别安装位移传感器和压力传感器，按照百分比的阶跃信号给定4-20mA的电流输入信号，通过数据采集装置采集压力和位移数据，并通过串口通信将采集的数据通过主控制器传输至上位机；

气动调节阀故障分为C种，C是气动调节阀的状态类别数，包括C-1种故障状态及1种正常状态；在本训练诊断模型部分，每个状态采集到的压力和位移数据作为一个原始样本，Num是每种故障状态的样本个数，通过不同故障强度可以采集到同一状态不同的样本；每种状态都有Num个样本，样本总数；

A.2、数据分段：

采集到的数据为一个包含压力和位移数据在内的2*N矩阵，N是采集的信号点数，同时输入信号是百分比的阶跃给定的，压力和位移信号均可分为正反行程的0、阶跃百分比递增共A段数据；每个样本包含压力、位移共计2A段数据，从2A段信号数据中提取样本特征；

A.3、特征提取：

上位机分别对步骤一采集的数据进行步骤二分段后图的T*2A段数据进行特征提取；分别提取如下5种特征：

A.3.1、绝对均值（Mean of absolute value）:

式中是信号的时域序列，i=1,2，…，N；N为该段数据样本点数；实际采集到的是连续信号的离散点，用表示采集到的离散信号的时域序列，相当于，其中i=1,2，…，N；

A.3.2、均方差（Standard deviation）:

式中该段数据的平均值；

A.3.3、均方根（Root mean square）: