Vague集相似度量在空压机故障诊断中的应用

摘要：针对模糊集的推广形式——Vague集，阐述了Vague集的含义与相似度量的定义，并提出Vague集相似度量在空压机故障诊断中的新方法。在空压机故障诊断中，Vague集之间的相似度量是评价待诊断样本接近系统故障知识的度量，某一相似度量值越大，待检测样本越接近某一故障知识，从而确定故障的类型。通过实例分析表明，Vague集相似度量在空压机故障诊断中的有效性和合理性。

关键词： 空压机；Vague集；故障诊断

中图分类号：TH45          文献标志码： A

1引言

空压机常应用于石油、化工等领域，是智能化车间不可或缺的重要设备。振动是空压机常出现的故障中的一种，而滚动轴承引起的振动是发生事故的主要形式之一[1]。

从本质上讲，空压机设备诊断技术是个模式分类问题。对于随机性和时变性较强的大系统，目前多采用基于知识的诊断方法，如专家系统方法，模糊推理法以及神经网络法。Vague集是模糊集的一种推广形式。

本文采用小波包变换法处理得到的数据，在应用Vague集相似度量的方法对空压机滚动轴承的故障进行研究。

2 基本理论

2.1 Vague集基本概念

3 Vague集相似度量的应用

文献[3]对7001AC滚动轴承采集了系统故障知识和待测样本共5组（系统故障知识由第1组、第2组和第3组组成；其中第1组正常，第2组内圈故障，第3组外圈故障，第4，5组为待测样本），经过小波包分解得到8维特征向量，处理结果见表1。

用公式（3）计算系统故障知识和待测样本Vague集的相似度量。所需数据见表2。

用表2计算所得数据求得Vague集之间的相似度量，计算结果见表3。

从表3可知，采用Vague集相似度量的方法对第4组待测样本诊断结果的大小顺序为：。根据诊断结果，首先是正常，与文献[3]模糊聚类方法结果是相同的，其次是外圈故障，最后是内圈故障。

对第5组待测样本诊断结果的大小顺序为：。根据诊断结果，首先是内圈故障，与文献[3]模糊聚类方法结果也是相同的，其次是外圈故障，最后是正常。

5 结束语

从故障诊断的结果看，本文所采用的Vague集相似度量在空压机故障诊断中的新方法比模糊聚类方法要简单。同时3组已知数据即可对待测样本进行判断，而模糊聚类方法很难实现这个结果；还能给出发生多个故障的顺序，这也为故障诊断者提供了理论依据。

参考文献：

[1] 程鹏达.大型离心压缩机组振动故障诊断与处理分析[J].中国设备工程，2021（23）：186-187.

[2] 郑慕聪，史忠科，贺建龙.Vague集上的正规距离与正规相似度[J].数学的实践与认识，2011，41（11）：179-187.

[3] 张国新，刘祚时.轴承故障的模糊聚类方法[J].江西理工大学学报，2006，27（4）：15-17.

作者简介：陈金梅（1978—），女，汉，天津市宝坻人，硕士，副教授。研究方向：化工设备的故障诊断研究