مجله علمی  رایانش نرم و فناوری اطلاعات

مجله علمی رایانش نرم و فناوری اطلاعات

تشخیص هوشمند عیوب یاتاقان غلتشی بر اساس شبکه عصبی-فازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی فارسی

نویسندگان
1 گروه مهندسی برق، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران.
2 گروه مهندسی مکانیک، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران.
چکیده
افزایش تقاضا برای کیفیت محصول، کاهش هزینه و افزایش رقابت صنعتی، استقرار سیستم‌های تشخیص عیب هوشمند را ضروری می‌سازد. یاتاقان‌های غلتشی، اجزای حیاتی در موتورهای الکتریکی، به طور قابل توجهی بر عملکرد قابل اعتماد واحدهای تولیدی تأثیر می‌گذارند. این مطالعه یک سیستم هوشمند جدید برای تشخیص عیب یاتاقان‌های غلتشی بر اساس آنالیز ارتعاش پیشنهاد می‌کند. این سیستم از 15 ویژگی آماری مجزا در حوزه زمان استخراج شده از سیگنال‌های ارتعاش استفاده می‌کند که سپس توسط یک سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی بسیار مؤثر پردازش می‌شوند. نتایج، دقت چشمگیر ۹۹.۲٪ را در مجموعه آموزشی و دقت کامل ۱۰۰٪ را در مجموعه آزمایشی نشان می‌دهد. نکته مهم این است که سیستم به شناسایی ۱۰۰٪ حالت‌های سالم یاتاقان دست یافت و اطمینان حاصل کرد که هیچ عیبی به اشتباه به عنوان سالم طبقه‌بندی نشده است. علاوه بر این، روش پیشنهادی، تشخیص عیب را به چهار دسته مجزا تقسیم می‌کند و اطلاعات تشخیصی دقیق و هدفمندی را ارائه می‌دهد. این سطح بالای دقت و قدرت تمایز، موفقیت سیستم و پتانسیل قابل توجه آن را برای تشخیص قابل اعتماد عیوب در یاتاقان‌های غلتشی موتور الکتریکی برجسته می‌کند و به افزایش نگهداری پیش‌بینانه و قابلیت اطمینان عملیاتی کمک می‌کند.
کلیدواژه‌ها

[1] Bloch, H.P. and Geitner, F.K., “Machinery component maintenance and repair,” Elsevier, Gulf Professional Pub, 2005.
[2] Randall, R.B., “Vibration-based condition monitoring: industrial, automotive and aerospace applications, John Wiley & Sons, 2021.
[3] McInerny, S.A. and Dai, Y., “Basic vibration signal processing for bearing fault detection,” IEEE Transactions on education, 46(1), pp.149-156, 2003 , doi: 10.1109/TE.2002.808234.
[4] Dolenc, B., Boškoski, P. and Juričić, Đ., “Distributed bearing fault diagnosis based on vibration analysis,” Mechanical Systems and Signal Processing, 66, pp.521-532, 2016, doi: 10.1016/j.ymssp.2015.06.007.
[5] Zarei, J., Tajeddini, M.A. and Karimi, H.R., “Vibration analysis for bearing fault detection and classification using an intelligent filter, Mechatronics, 24(2), pp.151-157, 2014, doi: 10.1016/j.mechatronics.2014.01.003.
[6] Khadersab, A. and Shivakumar, S., “Vibration analysis techniques for rotating machinery and its effect on bearing faults,” Procedia Manufacturing, 20, pp.247-252, 2018, doi: 10.1016/j.promfg.2018.02.036.
[7] Patidar, S. and Soni, P.K., “An overview on vibration analysis techniques for the diagnosis of rolling element bearing faults,” International Journal of Engineering Trends and Technology (IJETT), 4(5), pp.1804-1809, 2013.
[8] Souad, S.L., Azzedine, B. and Meradi, S., “Fault diagnosis of rolling element bearings using artificial neural network,” International Journal of Electrical and Computer Engineering, 10(5), p.5288, 2020, doi: 10.11591/ijece.v10i5.pp5288-5295.
[9] Kumbhar, S.G., Desavale, R.G. and Dharwadkar, N.V., “Fault size diagnosis of rolling element bearing using artificial neural network and dimension theory,” Neural Computing and Applications, 33(23), pp.16079-16093, 2021, doi: 10.1007/s00521-021-06228-8.
[10] Chao, K.C., Chou, C.B. and Lee, C.H., “Online domain adaptation for rolling bearings fault diagnosis with imbalanced cross-domain data,” Sensors, 22(12), p.4540, 2022, doi: 10.3390/s22124540.
[11] Rajabi, S., Azari, M.S., Santini, S. and Flammini, F., “Fault diagnosis in industrial rotating equipment based on permutation entropy, signal processing and multi-output neuro-fuzzy classifier,” Expert systems with applications, 206, p.117754, 2022, doi: 10.1016/j.eswa.2022.117754.
[12] El Idrissi, A., Derouich, A., Mahfoud, S., El Ouanjli, N., Chojaa, H. and Chantoufi, A., “Bearing faults diagnosis by current envelope analysis under direct torque control based on neural networks and fuzzy logic—a comparative study,” Electronics, 13(16), p.3195, 2024, doi: 10.3390/electronics13163195.
[13] Kumbhar, S.G., “An integrated approach of Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System and dimension theory for diagnosis of rolling element bearing. Measurement, 166, p.108266, 2020, doi: 10.1016/j.measurement.2020.108266.
[14] Lin, C.J. and Jhang, J.Y., “Bearing fault diagnosis using a grad-CAM-based convolutional neuro-fuzzy network,” Mathematics, 9(13), p.1502, 2021, doi: 10.3390/math9131502.
[15] Ren, Z. and Guo, J., “On fault diagnosis using image-based deep learning networks based on vibration signals,” Multimedia Tools and Applications, 83(15), pp.44555-44580, 2024, doi: 10.1007/s11042-023-17384-5.
[16] Loparo, K. A. (2024). Bearing vibration data set, Case Western Reserve University. http://www. eecs. cwru. edu/laboratory/bearing/download. Htm
[17] Rose, T. Pravin, and G. Glan Devadhas. “Detection of pH neutralization technique in multiple tanks using ANFIS controller. Microprocessors and Microsystems 72 (2020): 102845, doi: 10.1016/j.micpro.2019.07.004.
[18] Veerakumar, S., P. Selvabharathi, and S. Sathishkumar. "RETRACTED: Power Quality Issues Compensation using ANN Techniques." In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 1084, no. 1, p. 012104. IOP Publishing, 2021, doi: 10.1088/1757-899X/1084/1/012104.