【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械状态评估与诊断，尤其涉及一种基于数字孪生技术的过滤器状态监测和故障诊断方法。
技术介绍
1、过滤器作为一种过滤设备，在化工、油气以及水处理领域被广泛使用，具有结构简单、使用方便等特点。其中，滤芯作为过滤器的重要组成部分，承担着拦截杂质、过滤液体的作用。当含有微粒的悬浮液通过滤芯时，直径大于滤芯孔径的微粒被阻拦，并堆积形成滤饼，而滤饼积累到一定厚度，就会阻塞滤芯孔径，降低过滤效果，增加过滤器两侧压差。
2、目前过滤器的状态监测和故障诊断方法主要根据其两侧压差来判断滤芯的健康状态和堵塞程度。当过滤器两侧压差大于厂家规定的压差时，过滤效率下降至最低值，滤芯失去过滤功能，需要更换滤芯。该方法虽然可以通过过滤器两侧压差估计滤芯的健康状态，但具有一定的局限性：当流量增大时，根据过滤器的液压特性，其两侧压差也会增大，容易误认为过滤器已经达到需要更换的退化状态。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种基于数字孪生技术的过滤器状态监测和故障诊断方法，以解决上述问题。
2、本专利技术提供一种基于数字孪生技术的过滤器状态监测和故障诊断方法，包括：获取过滤器的多源数据集；对多源数据集中的数据进行预处理；基于过滤器的自身参数、预设参数、部件的装配关系以及达西理论，构建过滤器的数字孪生模型；将预处理后的数据输入到数字孪生模型中进行仿真迭代；基于仿真迭代的结果输出数字孪生模型的状态值；根据状态值判断过滤器是否发生故障。
3、在本专利技术的另一实现方式
4、在本专利技术的另一实现方式中，对多源数据集中的数据进行预处理，包括：剔除过滤器入口压力数据、两侧压差数据和流量数据中等于零的异常数据。然后对单位时间内的流量数据进行积分，得到单位时间内过滤的液体体积，其他类型数据可取单位时间内的均值。
5、在本专利技术的另一实现方式中，基于过滤器的自身参数、预设参数、部件的装配关系以及达西理论，构建过滤器的数字孪生模型，包括：基于过滤器的特征参数以及部件的装配关系，构建过滤器的几何模型；基于达西理论，构建过滤器的物理模型；基于用户预设的压差极限值和物理模型，确定不同堵塞程度对应的状态值；将不同堵塞程度及对应的状态值编制为二维映射表，得到规则模型；融合几何模型、物理模型和规则模型，得到过滤器的数字孪生模型。
6、在本专利技术的另一实现方式中，将预处理后的数据输入到数字孪生模型中进行仿真迭代，包括：基于预处理后的过滤器入口压力数据和流量，设置数字孪生模型的工作条件；根据预处理后的两侧压差数据和数字孪生模型的两侧压差值之间的一致性，构建目标损失函数；基于工作条件及目标损失函数，运用梯度下降法更新物理模型的参数。
7、在本专利技术的另一实现方式中，根据状态值判断过滤器是否发生故障，包括：根据规则模型的二维映射表输出数字孪生模型的状态值，判断过滤器是否发生故障；当测量数据与数字孪生模型的输出值之间的差异低于预设误差阈值时，数字孪生模型与物理设备状态同步。
8、在本专利技术的另一实现方式中，预设误差阈值的选取方法如下：
9、
10、其中，ε为数字孪生模型与测量数据之间的预设误差阈值，σ为测量压差数据的标准差。
11、在本专利技术的基于数字孪生技术的过滤器状态监测和故障诊断方法中，通过过滤机理来构建过滤器的数字孪生模型，具有极大的保真度；基于数字孪生模型驱动的状态监测和故障诊断中，用于数字孪生模型更新的数据来源物理设备的实时数据流，并采用在线更新的方法来保证数字孪生模型与物理过滤器的一致性，降低了模型更新周期，提高了状态监测和故障诊断的实时性；基于数字孪生模型和物理过滤器的测量数据构建目标函数，利用梯度下降法更新孪生模型的参数，具有更快的收敛速度。
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1.一种基于数字孪生技术的过滤器状态监测和故障诊断方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多源数据集中包括过滤器入口压力数据、两侧压差数据和流量数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述多源数据集中的数据进行预处理，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述过滤器的自身参数、预设参数、部件的装配关系以及达西理论，构建过滤器的数字孪生模型，包括：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将预处理后的数据输入到所述数字孪生模型中进行仿真迭代，包括：
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述状态值判断所述过滤器是否发生故障，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设误差阈值的选取方法如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生技术的过滤器状态监测和故障诊断方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多源数据集中包括过滤器入口压力数据、两侧压差数据和流量数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述多源数据集中的数据进行预处理，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述过滤器的自身参数、预...
【专利技术属性】
技术研发人员：任琳琳，吴雪莹，马洪波，赵永，孔宪光，单轶琳，李小鹏，
申请(专利权)人：中国航空油料集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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