一种基于置信规则库的汽轮机转子不平衡检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于置信规则库的汽轮机转子不平衡检测方法，包括：采集汽轮机转子的基频数据，并记录对应的负荷值，若采集的基频幅值大于预设的阈值时，则启动规则库进行不平衡检测；根据采集的基频数据及对应的负荷值，依次进行原始质量不平衡和质量渐变不平衡检测，以得到第一检测结果和第二检测结果；若第一检测结果为发生原始质量不平衡，则进一步计算对应的结论置信度，即转子发生原始质量不平衡的概率；若第二检测结果为发生质量渐变不平衡，则进一步计算对应的结论置信度，即转子发生质量渐变不平衡的概率。与现有技术相比，本发明专利技术通过构建完整的不平衡规则库，能够自主、准确地进行汽轮机转子不平衡检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于置信规则库的汽轮机转子不平衡检测方法
本专利技术涉及汽轮机设备故障检测
，尤其是涉及一种基于置信规则库的汽轮机转子不平衡检测方法。
技术介绍
汽轮机是常用的一种旋转机械，而转子是汽轮机中的主要部件。转子不平衡引发的后果严重，轻则造成转子疲劳工作，降低工作机组使用性能和寿命，重则造成转子损坏和断裂，直接停止运转。为此，需要进行汽轮机转子不平衡检测。目前已经有针对汽轮机不平衡故障的诊断系统，但是其规则库的大多数证据不可语义化，只能基于人工的判断，所以难以实现不平衡故障的智能诊断。同时规则库的证据均基于征兆的静态特性，无法反映故障的动态变化特性，另外当前的诊断系统大多基于大数据分析，通过深度学习策略以得到故障智能诊断系统，然而由于实际故障的样本数据较少，导致最后深度学习训练处的模型泛化能力差、诊断结果准确率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于置信规则库的汽轮机转子不平衡检测方法，以实现智能诊断、准确检测的目的。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于置信规则库的汽轮机转子不平衡检测方法，包括以下步骤：S1、采集汽轮机转子的基频数据，并记录对应的负荷值，其中，基频数据包括基频幅值和基频相位，若采集的基频幅值大于预设的阈值时，则启动规则库进行不平衡检测，所述规则库包括原始质量不平衡规则库和质量渐变不平衡规则库；S2、根据采集的基频数据及对应的负荷值，依次进行原始质量不平衡和质量渐变不平衡检测，以得到第一检测结果和第二检测结果；S3、若第一检测结果为发生原始质量不平衡，则进一步计算第一检测结果对应的结论置信度，即得到转子发生原始质量不平衡的概率；若第二检测结果为发生质量渐变不平衡，则进一步计算第二检测结果对应的结论置信度，即得到转子发生质量渐变不平衡的概率。进一步地，所述步骤S1中采集汽轮机转子的基频数据的具体过程为：S11、按照设置的采样间隔时间和采样周期，通过两个电涡流位移传感器分别采集汽轮机转子在X方向和Y方向的振动信号，其中，两个电涡流位移传感器相互呈正交方向安装在汽轮机高压转子的表面；S12、对X方向和Y方向的振动信号分别进行快速傅里叶变换，得到汽轮机转子在XY两个方向上的基频幅值和基频相位。进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：S21、根据采集的基频数据及对应的负荷值，按照预设的原始质量不平衡故障诊断规则，原始质量不平衡规则库对转子进行不平衡检测，得到第一检测结果；S22、根据采集的基频数据及对应的负荷值，按照预设的质量渐变不平衡故障诊断规则，质量渐变不平衡规则库对转子进行不平衡检测，得到第二检测结果。进一步地，所述步骤S21中原始质量不平衡规则库对转子进行不平衡检测的过程为：S211、通过计算X方向基频幅值与负荷值的关联度，即得到相应征兆，以判断X方向基频幅值是否与负荷不相关，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S212，否则结束检测过程；S212、通过计算Y方向基频幅值与负荷值的关联度，即得到相应征兆，以判断Y方向基频幅值是否与负荷不相关，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S213，否则结束检测过程；S213、计算相应征兆，以判断X方向基频幅值是否不变，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S214，否则结束检测过程；S214、计算相应征兆，以判断Y方向基频幅值是否不变，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S215，否则结束检测过程；S215、计算相应征兆，以判断X方向基频相位是否不变，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S216，否则结束检测过程；S216、计算相应征兆，以判断Y方向基频相位是否不变，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S217，否则结束检测过程；S217、根据步骤S211～步骤S216计算得到的置信度，进一步计算对应的匹配度，若匹配度小于或等于预设的匹配指数，则得到第一检测结果为转子发生原始质量不平衡，否则得到第一检测结果为转子未发生原始质量不平衡。进一步地，所述步骤S22中质量渐变不平衡规则库对转子进行不平衡检测的过程为：S221、通过计算X方向基频幅值与负荷值的关联度，即得到相应征兆，以判断X方向基频幅值是否与负荷不相关，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S222，否则结束检测过程；S222、通过计算Y方向基频幅值与负荷值的关联度，即得到相应征兆，以判断Y方向基频幅值是否与负荷不相关，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S223，否则结束检测过程；S223、计算相应征兆，以判断X方向基频幅值是否不断增大，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S224，否则结束检测过程；S224、计算相应征兆，以判断Y方向基频幅值是否不断增大，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S225，否则结束检测过程；S225、通过计算X方向基频相位的方差值，即得到相应征兆，以判断X方向基频相位是否不断变换，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S226，否则结束检测过程；S226、通过计算Y方向基频相位的方差值，即得到相应征兆，以判断Y方向基频相位是否不断变换，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S227，否则结束检测过程；S227、根据步骤S221～步骤S226计算得到的置信度，进一步计算对应的匹配度，若匹配度小于或等于预设的匹配指数，则得到第二检测结果为转子发生质量渐变不平衡，否则得到第二检测结果为转子未发生质量渐变不平衡。进一步地，所述步骤S211中X方向基频幅值与负荷值的关联度计算过程为：分别对采集的X方向基频幅值序列和负荷序列进行均值预处理，之后通过以下公式计算X方向基频幅值与负荷值的关联度：其中，rX为X方向基频幅值与负荷值的关联度，ξX(k)为灰色关联系数，ρ为关联度系数，{aX(k),k＝1,2,…,N}为采集的X方向基频幅值序列，为对应的均值，{w(k),k＝1,2,…,N}为采集的汽轮机负荷序列，Mw为对应的均值，N为采集次数，为均值处理后X方向基频幅值序列{a'X(k),k＝1,2,…,N}与均值处理后负荷序列{w'(k),k＝1,2,…,N}之差的绝对值最小值，为均值处理后X方向基频幅值序列{a'X(k),k＝1,2,…,N}与均值处理后负荷序列{w'(k),k＝1,2,…,N}之差的绝对值最大值；若rX小于预设的X方向灰色关联阈值，则判断X方向基频幅值与负荷不相关；所述步骤S212中Y方向基频幅值与负荷值的关联度计算过程为：分别对采集的Y方向基频幅值序列和负荷序列进行均值预处理，之后通过以下公式计算Y方向基频幅值与负荷值的关联度：其中，rY为Y方向基频幅值与负荷值的关联度，ξY本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于置信规则库的汽轮机转子不平衡检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、采集汽轮机转子的基频数据，并记录对应的负荷值，其中，基频数据包括基频幅值和基频相位，若采集的基频幅值大于预设的阈值时，则启动规则库进行不平衡检测，所述规则库包括原始质量不平衡规则库和质量渐变不平衡规则库；/nS2、根据采集的基频数据及对应的负荷值，依次进行原始质量不平衡和质量渐变不平衡检测，以得到第一检测结果和第二检测结果；/nS3、若第一检测结果为发生原始质量不平衡，则进一步计算第一检测结果对应的结论置信度，即得到转子发生原始质量不平衡的概率；/n若第二检测结果为发生质量渐变不平衡，则进一步计算第二检测结果对应的结论置信度，即得到转子发生质量渐变不平衡的概率。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于置信规则库的汽轮机转子不平衡检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集汽轮机转子的基频数据，并记录对应的负荷值，其中，基频数据包括基频幅值和基频相位，若采集的基频幅值大于预设的阈值时，则启动规则库进行不平衡检测，所述规则库包括原始质量不平衡规则库和质量渐变不平衡规则库；
S2、根据采集的基频数据及对应的负荷值，依次进行原始质量不平衡和质量渐变不平衡检测，以得到第一检测结果和第二检测结果；
S3、若第一检测结果为发生原始质量不平衡，则进一步计算第一检测结果对应的结论置信度，即得到转子发生原始质量不平衡的概率；
若第二检测结果为发生质量渐变不平衡，则进一步计算第二检测结果对应的结论置信度，即得到转子发生质量渐变不平衡的概率。


2.根据权利要求1所述的一种基于置信规则库的汽轮机转子不平衡检测方法，其特征在于，所述步骤S1中采集汽轮机转子的基频数据的具体过程为：
S11、按照设置的采样间隔时间和采样周期，通过两个电涡流位移传感器分别采集汽轮机转子在X方向和Y方向的振动信号，其中，两个电涡流位移传感器相互呈正交方向安装在汽轮机高压转子的表面；
S12、对X方向和Y方向的振动信号分别进行快速傅里叶变换，得到汽轮机转子在XY两个方向上的基频幅值和基频相位。


3.根据权利要求2所述的一种基于置信规则库的汽轮机转子不平衡检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、根据采集的基频数据及对应的负荷值，按照预设的原始质量不平衡故障诊断规则，原始质量不平衡规则库对转子进行不平衡检测，得到第一检测结果；
S22、根据采集的基频数据及对应的负荷值，按照预设的质量渐变不平衡故障诊断规则，质量渐变不平衡规则库对转子进行不平衡检测，得到第二检测结果。


4.根据权利要求3所述的一种基于置信规则库的汽轮机转子不平衡检测方法，其特征在于，所述步骤S21中原始质量不平衡规则库对转子进行不平衡检测的过程为：
S211、通过计算X方向基频幅值与负荷值的关联度，即得到相应征兆，以判断X方向基频幅值是否与负荷不相关，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S212，否则结束检测过程；
S212、通过计算Y方向基频幅值与负荷值的关联度，即得到相应征兆，以判断Y方向基频幅值是否与负荷不相关，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S213，否则结束检测过程；
S213、计算相应征兆，以判断X方向基频幅值是否不变，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S214，否则结束检测过程；
S214、计算相应征兆，以判断Y方向基频幅值是否不变，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S215，否则结束检测过程；
S215、计算相应征兆，以判断X方向基频相位是否不变，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S216，否则结束检测过程；
S216、计算相应征兆，以判断Y方向基频相位是否不变，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S217，否则结束检测过程；
S217、根据步骤S211～步骤S216计算得到的置信度，进一步计算对应的匹配度，若匹配度小于或等于预设的匹配指数，则得到第一检测结果为转子发生原始质量不平衡，否则得到第一检测结果为转子未发生原始质量不平衡。


5.根据权利要求3所述的一种基于置信规则库的汽轮机转子不平衡检测方法，其特征在于，所述步骤S22中质量渐变不平衡规则库对转子进行不平衡检测的过程为：
S221、通过计算X方向基频幅值与负荷值的关联度，即得到相应征兆，以判断X方向基频幅值是否与负荷不相关，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S222，否则结束检测过程；
S222、通过计算Y方向基频幅值与负荷值的关联度，即得到相应征兆，以判断Y方向基频幅值是否与负荷不相关，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S223，否则结束检测过程；
S223、计算相应征兆，以判断X方向基频幅值是否不断增大，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S224，否则结束检测过程；
S224、计算相应征兆，以判断Y方向基频幅值是否不断增大，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S225，否则结束检测过程；
S225、通过计算X方向基频相位的方差值，即得到相应征兆，以判断X方向基频相位是否不断变换，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S226，否则结束检测过程；
S226、通过计算Y方向基频相位的方差值，即得到相应征兆，以判断Y方向基频相位是否不断变换，若判断为是，则计算对应的置信度，之后执行步骤S227，否则结束检测过程；
S227、根据步骤S221～步骤S226计算得到的置信度，进一步计算对应的匹配度，若匹配度小于或等于预设的匹配指数，则得到第二检测结果为转子发生质量渐变不平衡，否则得到第二检测结果为转子未发生质量渐变不平衡。


6.根据权利要求4所述的一种基于置信规则库的汽轮机转子不平衡检测方法，其特征在于，所述步骤S211中X方向基频幅值与负荷值的关联度计算过程为：
分别对采集的X方向基频幅值序列和负荷序列进行均值预处理，之后通过以下公式计算X方向基频幅值与负荷值的关联度：












其中，rX为X方向基频幅值与负荷值的关联度，ξX(k)为灰色关联系数，ρ为关联度系数，{aX(k),k＝1,2,…,N}为采集的X方向基频幅值序列，为对应的均值，{w(k),k＝1,2,…,N}为采集的汽轮机负荷序列，Mw为对应的均值，N为采集次数，为均值处理后X方向基频幅值序列{a'X(k),k＝1,2,…,N}与均值处理后负荷序列{w'(k),k＝1,2,…,N}之差的绝对值最小值，为均值处理后X方向基频幅值序列{a'X(k),k＝1,2,…,N}与均值处理后负荷序列{w'(k),k＝1,2,…,N}之差的绝对值最大值；
若...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱虹，包锦华，张栋良，彭运洪，王新伟，
申请(专利权)人：上海电力大学，上海电气电站设备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31