《表4 两种方法平均预警时长》

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《变分自编码器在机械故障预警中的应用》

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VAE方法的实验结果如表3所示，可以看到，对于27组不同的故障案例，预警准确率达到100%，充分说明VAE方法可以对往复压缩机故障进行准确预警。为了比较，使用相同的训练样本对文献[6]方法（KPCA方法）与传统的单特征门限报警方法进行测试，实验结果也示于表3中。可以看出，KPCA方法只对27个故障案例中的7个案例实现预警，预警准确率偏低。单特征门限报警方法的预警准确率为0%，无法实现故障预警。通过对比发现，当训练样本相同时，VAE方法训练模型的时耗较少，具有更高的时效性。为了进一步对比VAE方法与KPCA方法的故障预警效果，分别计算两种方法的平均预警时长，如表4所示。可以看到，对于3种不同类型的故障，VAE方法均比KPCA方法提前报警。KPCA方法的实验结果详情如表5所示，对于气阀泄漏故障，该方法只在机组结构形式为6缸M型与4缸M型时进行预警。而VAE方法对4种不同形式的机组都能进行准确预警，因此VAE方法具有更强的适应性。以2缸D型机组气阀泄漏故障为例，VAE方法与KPCA方法的预警效果如图4所示。图中虚线表示两种方法的预警阈值，图4（a）的纵坐标表示实时工况模型与基准模型间的差异度，图4（b）的纵坐标表示实时状态子空间与基准状态子空间的差异度。可以看到，VAE方法提前16个小时对气阀泄漏故障进行报警。而对于KPCA方法，设备在正常与异常工况下的运行状态区分不明显，无法实现故障预警。