氣動(dòng)執(zhí)行器系統(tǒng)的故障診斷.pdf

1、執(zhí)行器是工業(yè)自動(dòng)化過程的基礎(chǔ)裝備之一,是自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的終端執(zhí)行儀表,在流程工業(yè)中起著非常重要的作用。執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展深刻地影響著生產(chǎn)過程的安全性和可靠性。由于執(zhí)行器需要頻繁動(dòng)作,且大多數(shù)執(zhí)行器都安裝在高溫、高壓等惡劣的環(huán)境條件下,非常容易發(fā)生故障,因此必須加大對(duì)氣動(dòng)執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展。氣動(dòng)執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展,除提升純技術(shù)層面的水平之外,更需要加大對(duì)執(zhí)行器氣動(dòng)定位系統(tǒng)建模等基礎(chǔ)理論的研究。執(zhí)行器氣動(dòng)定位系統(tǒng)的建模研究,不僅為閥門定位器的控制算

2、法設(shè)計(jì)、執(zhí)行器故障診斷等理論研究奠定了基礎(chǔ),而且也是將這些理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用技術(shù)的關(guān)鍵。
　　 首先,介紹了執(zhí)行器氣動(dòng)定位系統(tǒng)的組成及工作原理。它由電-氣閥門定位器、氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥位反饋機(jī)構(gòu)組成。電-氣閥門定位器包括控制器、力矩馬達(dá)、繼動(dòng)器和閥位反饋機(jī)構(gòu)；氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)由膜頭和彈簧機(jī)構(gòu)組成。通過分析執(zhí)行器氣動(dòng)定位系統(tǒng)的階躍響應(yīng),在分析實(shí)驗(yàn)輸入、輸出數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立了執(zhí)行器氣動(dòng)定位系統(tǒng)的開環(huán)模型。在分析系統(tǒng)階躍響應(yīng)時(shí),分別

3、采用了特征面積法、飛升曲線法和最小二乘等方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)階躍響應(yīng)的辨識(shí),得到了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型。通過比較這些辨識(shí)方法,結(jié)合執(zhí)行器本身機(jī)械限位的作用,提出了一種基于部分?jǐn)?shù)據(jù)的階躍響應(yīng)辨識(shí)方法,所得模型精度得到大幅提高。其次,分析了閥門定位器、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及調(diào)節(jié)閥的常見故障,并運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法結(jié)合所得試驗(yàn)參數(shù)對(duì)執(zhí)行器系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了訓(xùn)練和學(xué)習(xí)。采用3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)執(zhí)行器故障進(jìn)行泛化,輸入數(shù)據(jù)為MATLAB/Simulink的DA

4、Blib模塊發(fā)生的正常工作和不同故障情況下的試驗(yàn)參數(shù)數(shù)據(jù),輸出為對(duì)不同故障類型進(jìn)行相應(yīng)的編碼,對(duì)閥體堵塞、閥或閥座沉積物、介質(zhì)蒸發(fā)或臨界流、位置反饋信號(hào)傳感器故障、定位器彈簧故障、閥體壓差不正常的變化等氣動(dòng)定位系統(tǒng)的常見故障進(jìn)行了診斷。最后,在MATLAB/Simulink環(huán)境下,將檢驗(yàn)樣本通過執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò),通過比較其輸出結(jié)果與期望結(jié)果,證明了所用算法的正確性和可行性。
　　 本文在研究氣動(dòng)定位系統(tǒng)工作原理基礎(chǔ)上,一方面,用實(shí)驗(yàn)建