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粉磨系统在“三磨一烧”的水泥的生产过程中占有非常重要的地位,立式辊磨机(以下简称立磨)集破碎、粉磨、烘干于一体,是一种综合性很高的粉磨装置,因其流程简单、能耗低、占地少、粉磨效率高等优点,目前被广泛地应用于现代新型干法水泥生产线上。减速机不仅是立磨的动力传递单元还是物料、磨盘、辊磨的支撑体,因其长期工作在高温、多尘、重载、大转矩、强冲击的环境下,发生故障的概率较高。为了保证设备安全、稳定、高效地运行,有必要对磨机减速机的故障诊断进行研究。 基于以上目的,本文以立磨减速机为研究对象,以“特征提取—模式分类”的诊断方法为工具,以实现减速机故障诊断为目标,主要进行以下工作: (1)阐述研究立磨减速机故障诊断的意义;了解与立磨减速机故障诊断相关领域的研究现状及发展方向,综合分析对比各种故障诊断方法的优缺点,结合水泥生产线的现场情况选择适合用于减速机故障诊断的方法。 (2)研究立磨减速机主要零部件齿轮、轴承、轴的振动机理、振动模型、失效形式及原因和典型故障信号特征。 (3)采用独立分量分析(Independent component analysis,ICA)为特征提取的方法。详细的介绍ICA的原理、实现算法、不同情况下的源数估计问题以及基于奇异值的特征提取方法。本文分别在源数估计问题和特征提取方法上提出改进和创新,提出基于邻近奇异值比值的源数估计方法和基于ICA奇异值分解的特征提取方法,实验证明效果很好。 (4)选用理论基础比较完善的,基于结构风险最小化而设计的支持向量机(support vector machine,SVM)作为故障识别的分类器,在介绍完SVM的分类原理之后,利用SVM成功的实现不同故障模式下的分类。 (5)设计两个实验分别验证“ICA-SVM故障诊断模型”的可行性和推广性,在证明该模型可行性和推广性效果都较好的基础上,在立磨减速机进行试用,试用效果良好。