基于时空图的核电循环水泵行星齿轮箱检测方法技术

公开了基于时空图的核电循环水泵行星齿轮箱检测方法，方法中，采集核电循环水泵行星齿轮箱监测数据，采用短时傅里叶变换将振动信号的时域和频域相联系；短时傅里叶变换处理后的振动信号频域划分为K个部分，构建时空图及时空图权重矩阵；进而构建拉普拉斯矩阵，进行特征提取；将时空图转换为特征矩阵输入时域图卷积网络模型以训练模型，通过argmax函数求出模型参数；用验证集选取最优超参数，构建混淆矩阵评估模型；用测试测试最优模型。用测试测试最优模型。用测试测试最优模型。

【技术实现步骤摘要】
基于时空图的核电循环水泵行星齿轮箱检测方法


[0001]本专利技术属于核电故障诊断
，尤其涉及一种基于时空图的核电循环水泵行星齿轮箱检测方法。

技术介绍

[0002]核电投资巨大、涉及产业众多，核安全关系国家安全，是核电发展的生命线。循环水泵作为核电厂中循环水系统的提升设备，其功能是向常规岛汽轮机凝汽器及常规岛辅助冷却系统提供冷却水，在系统中有着非常重要的地位。循环水泵发生故障会直接引起设备不可用、系统暂停、机组降功率、停机停堆(约1000万/单机组/天)等重大事件，影响核电厂启动和运行期间的安全性以及经济效益。
[0003]目前核电厂循环水泵的维修方式包括事后维修和定期维护两种形式，现行的两种维修方式存在潜在缺陷难以发现，设备过度维护等问题。作为循环水泵的关键设备，行星齿轮箱具有承载力大、对中要求高、高维修费用和高风险等特点，其振动信号成分复杂、特征时变，微弱损伤识别困难，行星齿轮箱的健康状态对循环水泵正常运行具有重大影响。一旦故障，将引发严重连锁反应，导致停泵。因此选择行星齿轮箱为研究对象，开展智能故障诊断模型研究。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时空图的核电循环水泵行星齿轮箱检测方法，其特征在于，其包括以下步骤：第一步骤，采集核电循环水泵行星齿轮箱振动信号，短时傅里叶变换振动信号以计算离散时域和频域：其中，x[n]为振动信号，n∈[0，N
‑
1]，具有N个观测值；m为时间，k为频率，ΔM为时间变化量，Δf为频率变化量；Y(k，m)为频率kΔf和时间mΔM的输出；运算符(*)表示共轭；ω为窗函数；j为虚数单位；第二步骤，构建时空图，其中，计算短时周期图：其中，T为窗口长度；Y(k，m)为短时傅里叶变换后的离散时域和频域；p(k，m)为频率索引1≤k≤K和时间索引1≤m≤M的输出，K，M为正整数，K取值为时空图节点，M为振动信号采样时域上限；振动信号经过短时傅里叶变换后，其频域被分为K个部分，以短时周期图中的每个频率F1，F2，......，F
k
为节点，属性相互连接，构建时空图；第三步骤，构建时空图权重矩阵，其中，其中，W
i，j
为矩阵权重；Dis{S(F
i
，t)，S(F
j
，t)}为节点F
i
和F
j
在时间点t的欧式距离；i，j为正整数；第四步骤，特征提取，计算权重矩阵中点(x
i
，y
j
)处的拉普拉斯算子：其中，x为权重矩阵中横坐标，y为纵坐标，i，j为正整数，Δx和Δy分别为x，y的增量，设为1；计算度矩阵D：其中，d
i，j
为主对角线元素对应节点权重，W
i，j
为矩阵权重，i，j为正整数；拉普拉斯矩阵为度矩阵与权重矩阵之差：L＝D
‑
W，
其中，L、D、W分别为拉普拉斯矩阵、度矩阵和权重矩阵；将拉普拉斯矩阵L正交分解：L＝UΛU
T
其中，U＝[u0，u1，
…
，u
n
‑1]为特征向量；Λ＝diag([λ0，λ1，
…
，λ
n
‑1])为特征值矩阵；每一个时空图用一维特征向量F来表示，由特征值组成，记为F＝[λ0，λ1，
…

【专利技术属性】
技术研发人员：聂泽琳，刘炳辰，刘一龙，成玮，杨来浩，谢述帅，周光辉，陈雪峰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：