摘要：螺杆压缩机在现代工业生产和军工机械中都广泛应用，因此螺杆压缩机的故障诊断及状态监测也成为科学研究的一大热点。将专家系统引入到螺杆压缩机的故障诊断中，把螺杆压缩机的各种常见故障建立起若干个主故障树及若干个子故障树，并建立详细的对应事件列表，再利用故障树建立起压缩机的故障诊断专家系统，并介绍故障诊断专家系统的核心部分，即专家系统的知识库，知识库的构建与维护和推理过程的实现，知识的扩充以及推理过程的实现等。

    关键词：螺杆压缩机；故障诊断；专家系统；知识库

    中图分类号：THl7    文献标志码：A   文章编号：1003-0794(2007)01-0173-03

Abstract: The screw rod compressors apply in both modem industry production and war industry machinery widely, therefore the screw rod compressor breakdown diagnosis and the condition monitor also becomes a big hot spot in the scientific research, introduces the expert system in the breakdown diagnosis of the screw rod compressor, establishes some screw rod compressor main fault trees and certain sub-fault trees about each kind of common breakdown as well as the detailed corresponding the event tabulation. Again establishes the compressor diagnose the expert system using the fault tree and introduced the core part of the breakdown diagnoses the expert system. Namely expert system knowledge library, the realization of knowledge library construction and maintenance and inference process as well as knowledge expansion and inference process.

Keywords: screw rod compressor; breakdown diagnosis; expert system; knowledge bases

    近几年，随着加工精度的完善，螺杆压缩机已其结构简单、工作可靠和操作方便等一系列独特优点，在空气动力、制冷空调以及各种工艺流程中获得了广泛应用，是一种应用前景十分广阔的新型压缩机。螺杆压缩机在化工行业应用广泛，如果不能及时、准确地判断机械的运行状态，就会导致故障增多，影响机组的正常运行及使用寿命。

螺杆压缩机故障诊断专家系统有利于从已发生的故障现象中更快更准地找到故障原因及具体的排除方法，有利于缩短机修时间。因此，对螺杆压缩机进行故障诊断，对保证生产的正常运行，提高企业的经济效益都有重要的意义。

    专家系统一般包括6个组成部分：知识库、推理机及人机接口、知识获取子系统、解释子系统、全局数据库。因此，螺杆压缩机故障诊断专家系统主要包括螺杆压缩机故障知识库、螺杆压缩机诊断推理机、压缩机故障获取子系统、解释接口、综合数据库。

螺杆压缩机专家系统就是用螺杆压缩机的专家知识来求解那些在实际中需要专家才能有效解决的问题。对于螺杆压缩机的重要的组成部分就是螺杆压缩机知识库和压缩机故障诊断的推理机。因此，知识库的建立就显得尤为重要。

    知识的获取是构建专家系统重要的一步，也是其中的难点之一，它直接影响到知识库的广泛性和推理过程的有效性。知识获取主要有以下2种方法：

    (1)通过与领域专家的交谈和技术资料的查阅来获取知识。

    (2)查阅专业书籍，对所获得的知识进行必要的理论分析，进一步补充知识。

    获得的知识是为了构建故障诊断专家系统的知识库，因此知识的表示既要有利于表达所获取的知识，又要有利于知识库的构建。因此，采用故障树方法来表达知识，使得知识表示直观、充分，也便于知识库的构建。

    在故障树构建上，以螺杆压缩机故障为根结点，以22种常见故障为二级结点构成第1棵故障树，即总树(见图1)对应的事件见表l；然后再以这22种常见故障为根结点构成22棵故障树。在这22棵子故障树上的叶结点(与基本事件相对应)的排序上，尽量把容易检查的事件放在前面，以便达到与工人师傅的思维一致，达到尽量提高匹配效率的目的，分树示意图见图2，对应事件列表见表2。

本文介绍主要采用面向对象编程语言-Visual Basic(VB)开发专家系统。因此在编写数据库时比较简单。因为在VB中的数据库本身就有一一对应关系，所以它不需要代码和IF-TNEN语句来建立螺杆压缩机故障现象与故障原因和排除方法的一一对应关系，只需要建立序号、故障现象、故障原因、排除方法4个字段。这样只需要一个循环语句和一个 IN-THEN语句就能把整个知识库中的故障知识对应起来。螺杆压缩机故障诊断专家系统知识库的建立需要很多专家有很多故障诊断方面知识才建立起来的，要想使知识库更为全面和完整，就需要做大量的实践工作。

    为了扩充知识库，专家系统特意设立了扩充口。可以用编辑知识库的方法来增加新的知识。通过程序查到要增加知识的位置，输入新的故障现象、故障原因、排除方法来更换原有的知识，从而达到增加新知识的目的。

    推理方法有3种：正向推理、反向推理和混合推理。正向推理是最常用的方法，这里只介绍正向推理。

    正向推理又称为数据驱动策略或前向推理，由已知的事实出发向结论方向进行推理，即所谓事实驱动方式，其推理过程如图3所示。

系统根据用户提供的原始信息，在知识库中寻找与之匹配的规则。如果找到，就把该规则的结论部分作为中间结果，利用这个中间结果继续与知识库中的规则相匹配，直到得到最终的结果。

本文对在实际生产中应用比较广泛的螺杆压缩机的故障诊断专家系统的建立与实现进行了分析。主要从知识库的建立与推理机制方面介绍了专家系统的构建与实现方法。

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