由于现代工业过程的复杂化、大型化、自动化,使得各个环节的可靠性要求更高,若一个环节出现问题,那么整个系统就可能出现崩溃,为此,对工业过程进行故障诊断变得越来越重要。而基于数据驱动的方法是故障诊断领域应用最为广泛的一种方法,它利用所采集的数据不断检测系统运行过程的变化和故障信息,不需要复杂数学模型的建立和准确的先验知识。工业过程大多具有非线性的特性,采用常规的PCA方法进行故障检测和诊断其准确率较低,故本文主要针对非线性过程对基于数据驱动的故障诊断方法进行了研究,并将其应用在TE过程和基于实际的水泥厂煅烧阶段回转窑中。主要的研究内容如下:首先,介绍了故障诊断的研究状况和发展现状,并且介绍了TE过程和水泥生产设备回转窑系统,详细分析了它们的系统组成和数据特点。其次,针对水泥生产线实际的运行情况设计软件对一条生产线进行长时间的运行观察,采集和存储整条生产线产生的大量实时的数据,这些数据包括了需要分析的回转窑系统故障信息。第三,介绍了数据预处理需要处理的问题,这对实际工业过程监控模型的建立和监控效果的好坏有着至关重要的作用。同时对主元分析和核主元分析的理论知识进行了详细叙述,并以上面提到的TE过程为对象,比较了主元分析方法和核主元分析方法的故障检测效果,验证了核主元分析对非线性过程的故障检测更加有效、准确。最后,针对核主元分析在故障诊断和识别方面的有效性,在回转窑系统上使用核主元分析方法得到良好的效果,说明了它的有效性。通过运用matlab和VS联合编程技术,设计和实现了回转窑运行监控系统。