薛傳波

【摘 要】對(duì)機(jī)械狀態(tài)的誤診斷是對(duì)機(jī)械狀態(tài)的一種歪曲反映，誤診斷原因是多方面的，包括診斷數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性、診斷依據(jù)的不可靠性、診斷推理的不合理性等。機(jī)械狀態(tài)的信息特性對(duì)機(jī)械故障診斷起重要作用，研究信息特性對(duì)提高故障確診率和故障診斷的可靠性具有實(shí)際意義針對(duì)獲取的故障信息具有不確定性，文章提出用粗集理淪處理診斷中的不確性的數(shù)學(xué)方法理論。

【關(guān)鍵詞】故障診斷；誤診斷；信息不可靠；研究

故障確診率的提高一直是研究的熱點(diǎn)，故障的誤診卻沒(méi)有引起人們足夠的重視。為了系統(tǒng)地闡述機(jī)械故障診斷中的誤診問(wèn)題，給出了誤診的含義及分類；按照機(jī)械故障診斷推理過(guò)程的環(huán)節(jié)，詳細(xì)分析了誤診產(chǎn)生的機(jī)理和具體的原因，針對(duì)這些誤診的潛在原因，提出了減少誤診的方法和措施。提高機(jī)械故障診斷的可靠性，降低誤診率，在保證診斷數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤的同時(shí)，必須使診斷系統(tǒng)合理，同時(shí)具有開(kāi)放性和可擴(kuò)充性，使診斷知識(shí)不斷得到豐富和充實(shí)。

1.機(jī)械誤診斷的原因從診斷的結(jié)果與診斷對(duì)象客觀存在的差異來(lái)看，故障診斷的結(jié)論可分為確診、誤診和漏診，確診即為對(duì)診斷對(duì)象的故障判斷是準(zhǔn)確無(wú)誤的

漏診則是對(duì)故障的遺漏。而誤診，顧名思義，就是錯(cuò)誤的診斷，也可稱之為誤判。漏診實(shí)質(zhì)上也可歸為對(duì)設(shè)備的誤診。

1.1故障的復(fù)雜性

在故障診斷過(guò)程中，診斷對(duì)象的故障過(guò)程是復(fù)雜多變的，在故障發(fā)展過(guò)程中，由于引起故障的因素在性質(zhì)、特點(diǎn)及作用方式上是不同的，機(jī)械功能狀況和所受損害的具體情況也不同，使得故障征兆和演變具有不同形式，診斷中往往難以迅速準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)故障的性質(zhì)，導(dǎo)致誤診，具體表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）故障的發(fā)展過(guò)程中，一種故障可能表現(xiàn)出多種不同故障征兆。如液壓系統(tǒng)故障診斷中，電磁換向閥故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)壓力、流量不滿足要求，脈動(dòng)可能加劇，還可能導(dǎo)致系統(tǒng)工作溫度升高等。而對(duì)不同診斷對(duì)象，即使是同一種機(jī)械，對(duì)同一種故障的反應(yīng)也是有差異的。一個(gè)對(duì)象的反應(yīng)可能快，另一個(gè)對(duì)象反應(yīng)可能慢，一個(gè)對(duì)象的某征兆對(duì)某故障反應(yīng)可能劇烈，而另一個(gè)對(duì)象反應(yīng)可能較平穩(wěn)等。

（2）不同故障在發(fā)展過(guò)程中，可能出現(xiàn)相似的征兆，同種征兆可能對(duì)應(yīng)多種故障形式。如回轉(zhuǎn)機(jī)械中，各種故障的發(fā)生，往往都伴隨著振動(dòng)的加劇，而且在頻域分析時(shí)，在相同倍頻上，不同故障可能會(huì)有相似的表現(xiàn)形式。這種故障征兆的相似性，使我們?cè)诠收显\斷中容易產(chǎn)生混淆。

（3）在很多情況下，隨著故障的發(fā)展，還可能引起繼發(fā)性故障，這種繼發(fā)性故障可能會(huì)掩蓋原來(lái)的故障，或原來(lái)的故障掩蓋繼發(fā)性故障，這都將造成故障診斷的困難。如液壓系統(tǒng)中，由于某種原因引起油液污染程度增加，這可能引起液壓泵運(yùn)動(dòng)副的嚴(yán)重磨損，磨損的顆?；烊擞鸵褐?，進(jìn)一步加劇油液污染，液壓泵磨損將引起液壓系統(tǒng)失效，泵的失效是油液污染這種原發(fā)性故障所引起的，而原發(fā)性故障和泵磨損這種繼發(fā)性故障混在一起，相互促進(jìn)，造成惡性循環(huán)，這增加了查找原發(fā)性故障的難度。為克服故障征兆的復(fù)雜性給故障診斷帶來(lái)的困難，必須開(kāi)闊思路，不拘泥于典型故障一征兆的狹窄思路，從系統(tǒng)角度出發(fā)，進(jìn)行由環(huán)境到機(jī)械，由局部到整體，由階段到過(guò)程的具體分析，將征兆、原因、故障機(jī)理有機(jī)結(jié)合起來(lái)加以研究，減少誤診率。

1.2診斷知識(shí)的不確定性

各種機(jī)械設(shè)備，由于復(fù)雜程度不同，工作環(huán)境各異，使我們獲得的有關(guān)故障的知識(shí)往往有不確定和不完善的一面。一般來(lái)說(shuō)，我們不能等待某種故障完全發(fā)生后再得出結(jié)論，而必須實(shí)施早期診斷，及時(shí)采取措施避免故障的進(jìn)一步發(fā)展，這樣，我們必須依據(jù)故障的部分征兆或無(wú)任何征兆情況下作出診斷，這不可避免地帶來(lái)誤診。 由于故障診斷資料不足，對(duì)故障的認(rèn)識(shí)受到較大限制，給明確診斷帶來(lái)困難，有時(shí)不能將其有類似征兆的故障完全排除，有時(shí)所懷疑的故障的一般規(guī)律與故障征兆不完全相符，另外排除了一種故障的可能，又缺乏對(duì)某種故障作出識(shí)別的足夠依據(jù)，因此故障診斷的推理過(guò)程往往也是模糊的，具有一定程度的不確定性。針對(duì)這種情況，充分研究故障診斷對(duì)象，建立合理的模糊知識(shí)體和模糊推理機(jī)，利用現(xiàn)代人工智能原理實(shí)施診斷更符合故障診斷的性質(zhì)，將提高診斷的可靠性。

1.3理論的相對(duì)性

任何理論與實(shí)際的故障過(guò)程相比，總有局限性，機(jī)械設(shè)備作為一個(gè)與環(huán)境和人共同組成的有機(jī)體，是有差異的，理論只能大體概括故障診斷實(shí)踐中的具體情況，同時(shí)，理論又受到一定科學(xué)技術(shù)條件的限制，還存在尚待認(rèn)知的領(lǐng)域。

1.4獲取數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性在實(shí)施故障診斷過(guò)程中，首先應(yīng)獲取機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行的有關(guān)數(shù)據(jù)

機(jī)械運(yùn)行過(guò)程中，往往受外界環(huán)境及各種隨機(jī)因素影響，使獲取的數(shù)據(jù)具有某種程度的不準(zhǔn)確性，容易造成誤診。因此須采取必要數(shù)據(jù)預(yù)處理手段，減少隨機(jī)因素的影響，剔除其中的趨勢(shì)項(xiàng)、奇異項(xiàng)等，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，這也是降低誤診率的必要條件。

1.5診斷人員不專業(yè)診斷人員的素質(zhì)也決定了診斷結(jié)論的正確程度

診斷人員的理論知識(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、方法知識(shí)以及執(zhí)行故障診斷時(shí)的態(tài)度都可能導(dǎo)致誤診。同時(shí)，診斷人員在綜合運(yùn)用知識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際、善于解決實(shí)際問(wèn)題等方面的能力也會(huì)影響診斷結(jié)論。

2.機(jī)械故障診斷中信息提取

2.1信息提取不可靠

機(jī)械故障診斷分為直接診斷和間接診斷，但由于受到設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作條件的限制，直接診斷往往難以進(jìn)行。因而，多采用間接診斷，即通過(guò)二次診斷信息來(lái)間接判斷設(shè)備中關(guān)鍵零部件的狀態(tài)變化。而診斷測(cè)試便是獲取二次診斷信息必備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。最常見(jiàn)的是振動(dòng)測(cè)試（位移、速度、加速度）和聲音測(cè)試。然而，由于各種原因，獲取的數(shù)據(jù)可能發(fā)生偏差。體現(xiàn)在3個(gè)方面：（1）數(shù)據(jù)沒(méi)有正確反映客觀存在；（2）數(shù)據(jù)的信噪比低；（3）數(shù)據(jù)的不完備性。如果把這些不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)當(dāng)成有效數(shù)據(jù)來(lái)分析，就很可能發(fā)生誤診。

2.2信息處理不準(zhǔn)確

能夠快速、有效地提取反映機(jī)器故障信息的特征是機(jī)械故障診斷的關(guān)鍵。診斷特征主要通過(guò)對(duì)設(shè)備采集來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分析和處理獲取。

2.3信息不完美對(duì)于一個(gè)診斷對(duì)象，如果其運(yùn)行狀態(tài)較復(fù)雜，由于客觀條件和手段的限制等原因，可能使獲得的信息難以確切地給出診斷結(jié)論，主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面

（1）信息不完備。在診斷實(shí)踐中，故障與診斷信息之間并非一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。1個(gè)信息對(duì)應(yīng)多個(gè)不同的故障，而1個(gè)故障也表征為多個(gè)不同的信息。這就需要掌握充分的有用信息來(lái)區(qū)分不同的故障。否則，就可能出現(xiàn)誤診。（2）信息不一致。診斷信息不一致在診斷實(shí)踐中也是較常見(jiàn)的現(xiàn)象。這些信息之間存在一定程度上的沖突。也就是說(shuō)，某些信息很大程度上支持故障F1，否定故障F2；相反，另一些信息則支持故障F2，而否定故障F1。此時(shí)，誤診也容易發(fā)生。（3）信息不確定。來(lái)自于診斷對(duì)象的診斷信息經(jīng)歷了許多傳輸途徑，其不確定性可能較小，也可能很大，如傳感器、傳輸線等均影響其確定性。此外，還有定性與定量信息之間轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的不確定性。

3.提高信息可靠度、減少誤診斷的措施

3.1提高診斷測(cè)試的準(zhǔn)確性提高診斷測(cè)試的準(zhǔn)確性是保證診斷數(shù)據(jù)可靠性的重要前提?？梢詮囊韵?方面著手：

（1）對(duì)傳感器進(jìn)行定期檢驗(yàn)。

（2）可考慮用多個(gè)傳感器測(cè)量。 （下轉(zhuǎn)第253頁(yè)）

（上接第179頁(yè)）（3）采用可靠的傳輸線。

（4）正確設(shè)置采樣參數(shù)。

3.2提高診斷系統(tǒng)的可靠性隨著設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)的需要，各種在線、離線、遠(yuǎn)程等診斷分析系統(tǒng)以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等智能診斷系統(tǒng)逐漸用于機(jī)械故障診斷，為確診故障帶來(lái)了許多便利之余，也增加了機(jī)械故障誤診的可能性。開(kāi)發(fā)合理完善有效的診斷系統(tǒng)，提高它們?cè)谔卣魈崛』蛟\斷推理方面的可靠性，有利于減小誤診率。

3.3加強(qiáng)診斷信息描述的客觀性。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]屈梁生，何正嘉.機(jī)械故障診斷學(xué).上海：上海科技出版社，1986，2.

[2]劉振華，陳曉紅.誤診學(xué).濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001，3.

[3]屈梁生，吳松濤.統(tǒng)計(jì)模擬在工程診斷中的一些應(yīng)用.振動(dòng)、測(cè)試與診斷，2001，21（3）：157-167.

[4]參考資料.起重運(yùn)輸機(jī)械，2008.