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基于多尺度卷积神经网络和门控循环单元的离心泵叶轮故障诊断 被引量：1
1
作者 陶付东 智一凡 +4 位作者 李怀瑞 柳应倩 郝达 秦浩洋 付强 《机电工程》 北大核心 2025年第5期885-893,共9页
采用传统的诊断方法难以准确识别离心泵的关键水力部件叶轮在离心力、流体动力等综合作用情况下产生的机械故障。针对这一问题,提出了一种多尺度卷积神经网络(MCNN)和门控循环单元(GRU)相结合的离心泵叶轮故障诊断方法。首先,在卷积神... 采用传统的诊断方法难以准确识别离心泵的关键水力部件叶轮在离心力、流体动力等综合作用情况下产生的机械故障。针对这一问题,提出了一种多尺度卷积神经网络(MCNN)和门控循环单元(GRU)相结合的离心泵叶轮故障诊断方法。首先,在卷积神经网络的基础上引入了循环神经网络,建立了特征提取和故障分类模块,可以自动地对原始输入信号进行空间和时间特征提取并识别关键故障模式;然后,搭建了立式离心泵叶轮故障仿真实验台架,对叶轮不同故障下的泵体振动信号进行了采集,用于训练所提MCNN-GRU诊断模型;最后,利用MCNN和GRU搭建了的诊断模型和其他模型,对叶轮不同故障情况下的振动信号故障识别情况进行了对比,并对抗噪性能进行了分析。研究结果表明:无噪声情况下的单通道诊断准确率超过97.59%,在强噪声条件下多通道诊断准确率达99.13%,优于传统方法,表现出良好的抗噪性能;此外,通过三通道振动数据的融合,诊断准确率达100%,可验证多通道数据融合的优势。该研究结果可为离心泵叶轮故障诊断提供可靠的方案。 展开更多
关键词 离心泵 特征提取 多通道信息融合 多尺度卷积神经网络 门控循环单元
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基于CEEMD和优化KNN的离心泵故障诊断方法 被引量：18
2
作者 杨波 黄倩 +1 位作者 付强 朱荣生 《机电工程》 CAS 北大核心 2022年第11期1502-1509,共8页
卧式离心泵实际测量中背景噪声含量较大,故障特征常被淹没,导致机械故障诊断效果较差,为了实时、精准地获得其运行状态,或对其进行故障诊断,提出了一种基于互补集合经验模态分解(CEEMD)和优化最邻近(KNN)算法的卧式离心泵机械故障诊断... 卧式离心泵实际测量中背景噪声含量较大,故障特征常被淹没,导致机械故障诊断效果较差,为了实时、精准地获得其运行状态,或对其进行故障诊断,提出了一种基于互补集合经验模态分解(CEEMD)和优化最邻近(KNN)算法的卧式离心泵机械故障诊断方法。首先,采集了卧式离心泵机械故障加速度信号,使用CEEMD对信号进行了一次分解,得到了本征模函数(IMF),采用相关系数法得到了IMF相关系数,确定了相关分量与不相关分量;其次,通过改进小波阈值去噪方法对不相关分量进行处理,提取了重构信号可分析的时频故障特征;最后,搭建了离心泵实验台,采用上述故障诊断方法对离心泵机械故障进行了分类诊断。研究结果表明:经CEEMD降噪后,信号评价指标信噪比(SNR)为2.2571,比原来的去噪方法提升了0.4381;优化后KNN分类对于卧式离心泵的机械故障诊断准确率可达96.7%,能够有效识别离心泵故障,达到智能诊断的目的。 展开更多
关键词 叶片式泵 故障信号分解 互补集合经验模态分解 改进小波阈值降噪 优化最邻近算法分类 本征模函数 相关分量/不相关分量
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离心泵轴承疲劳寿命仿真分析及试验验证 被引量：2
3
作者 汪家琼 胡波 +2 位作者 黄倩 朱荣生 付强 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第9期865-871,共7页
针对工程中常出现的离心泵轴承实际寿命低于其设计寿命问题,以IS 100-80-160型离心泵为研究对象,对其进行数值仿真,将多个工况下的仿真结果与工程中校核泵轴承寿命的Steponff经验公式进行对比,发现Steponff公式计算出的径向力值偏小.为... 针对工程中常出现的离心泵轴承实际寿命低于其设计寿命问题,以IS 100-80-160型离心泵为研究对象,对其进行数值仿真,将多个工况下的仿真结果与工程中校核泵轴承寿命的Steponff经验公式进行对比,发现Steponff公式计算出的径向力值偏小.为分析Steponff公式计算的轴承寿命校核误差,将径向力加载至轴承内圈进行有限元疲劳寿命仿真分析,并搭建离心泵径向力及轴承寿命试验台进行试验验证.结果表明:径向力计算误差以及工况变化将产生较大的轴承寿命偏差,该偏差在额定工况下最大,且随着径向力变大而逐步减小;与ISO寿命计算结果对比,数值仿真疲劳寿命安全系数更高;Steponff公式的计算值不够准确,将导致轴承实际寿命与其设计寿命相差极大;在大型低比转数离心泵轴承选用中,需考量Steponff公式的适用范围,同时可应用数值仿真校核其额定寿命.研究结果可为大型泵轴承寿命校核提供一定的依据. 展开更多
关键词 离心泵 轴承 疲劳寿命 数值仿真 试验验证
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基于CWT-CNN的离心泵轴承故障识别方法 被引量：10
4
作者 张鑫宇 付强 +2 位作者 黄倩 朱荣生 李思汉 《机床与液压》 北大核心 2024年第12期202-207,共6页
针对传统的轴承故障诊断方法在面对强噪声和非平稳信号识别时特征提取过度依赖先验知识和专家经验等问题,结合传统的信号处理方法和深度学习算法提出一种基于CWT-CNN的离心泵轴承故障识别方法。连续小波变换(CWT)将原始的1D振动信号转... 针对传统的轴承故障诊断方法在面对强噪声和非平稳信号识别时特征提取过度依赖先验知识和专家经验等问题,结合传统的信号处理方法和深度学习算法提出一种基于CWT-CNN的离心泵轴承故障识别方法。连续小波变换(CWT)将原始的1D振动信号转化为故障特征信息更丰富的2D时频图,2D时频图再输入到卷积层完成特征的自动提取,最后SoftMax层完成故障识别。经过西储大学公开轴承数据集和实验室搭建的离心泵振动轴承采集实验台验证,该方法的故障识别准确率均能达到90%以上。 展开更多
关键词 滚动轴承 连续小波变换 卷积神经网络 故障诊断
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前口环间隙对离心泵内流特性的影响 被引量：4
5
作者 付强 陈扬 +3 位作者 黄倩 朱荣生 王秀礼 林彬 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2022年第8期203-209,共7页
为探究前口环间隙对离心泵正常运行及内流特性的影响,通过试验扬程与模拟扬程对比,验证数值模拟的可靠性,对5种前口环间隙泵进行对比分析。结果表明:随着前口环间隙的增大,回流增加,叶轮内部流动紊乱,导致扬程效率下降;相比于间隙0.2 mm... 为探究前口环间隙对离心泵正常运行及内流特性的影响,通过试验扬程与模拟扬程对比,验证数值模拟的可靠性,对5种前口环间隙泵进行对比分析。结果表明:随着前口环间隙的增大,回流增加,叶轮内部流动紊乱,导致扬程效率下降;相比于间隙0.2 mm,间隙1.2 mm扬程下降了5.37%,效率下降了4.07%,前口环间隙泄漏量增大约2.37倍;通过时频谱分析,隔舌及前口环间隙处压力系数(ΔC)下降明显,下降值分别为0.186,2.068;因此前口环间隙在0.2~0.7 mm变化时对泵的内流特性影响较大,大于0.7 mm时影响较小。前口环间隙的研究为离心泵的设计和应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 前口环间隙 压力脉动 数值模拟 时频分析
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海水循环泵叶轮多参数组合变型设计研究 被引量：2
6
作者 王延鹏 朱荣生 +2 位作者 智一凡 付强 王秀礼 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第5期764-772,共9页
在某核电站海水循环泵实际运行中,其选型扬程高于实际需要扬程的上限值,针对这一问题,以原模型额定工况点扬程的80%为变型目标,提出了一种基于多参数组合变型的叶轮改造设计方法。首先,在原有模型的基础上,选择叶轮外径、叶片出口安放... 在某核电站海水循环泵实际运行中,其选型扬程高于实际需要扬程的上限值,针对这一问题,以原模型额定工况点扬程的80%为变型目标,提出了一种基于多参数组合变型的叶轮改造设计方法。首先,在原有模型的基础上,选择叶轮外径、叶片出口安放角、叶片包角和叶轮出口宽度为研究因素,通过基于计算流体力学(CFD)数值模拟的正交试验设计,进行了变型参数分析;然后,总结了各参数与海水循环泵性能之间的关系,进行了变型方案设计,并比较了单因素变型设计与多因素耦合变型设计之间的区别,得到了主要参数的组合变型方案;最后,通过适配其他变型参数,得到了最优变型组合方案,分析了降低扬程和提升效率的流场特点,得到了多参数组合变型对海水循环泵叶轮性能的影响规律。研究结果表明:在额定工况点,变型后的海水循环泵扬程降低了18.57%,效率提升了0.63%,相比仅改变叶轮外径和仅改变叶片出口安放角降低扬程,循环泵的效率分别提高了7.52%和3.27%。 展开更多
关键词 循环泵 叶轮外径 叶片出口安放角 计算流体力学 正交试验 数值模拟 泵的扬程和效率
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基于生成对抗网络的离心泵时序数据异常检测 被引量：1
7
作者 李思汉 黄倩 +2 位作者 付强 张鑫宇 李云鹏 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第12期1957-1964,共8页
针对离心泵数据采集的过程中存在异常数据的问题,对产生异常数据的原因、生成对抗网络的优化以及异常数据检测的方法等问题进行了研究,提出了一种基于生成对抗网络的离心泵时序数据异常检测方法(该方法可以优化生成对抗网络,解决梯度消... 针对离心泵数据采集的过程中存在异常数据的问题,对产生异常数据的原因、生成对抗网络的优化以及异常数据检测的方法等问题进行了研究,提出了一种基于生成对抗网络的离心泵时序数据异常检测方法(该方法可以优化生成对抗网络,解决梯度消失问题)。首先,使用长短期记忆神经网络(LSTM),建立了生成对抗网络(GAN)框架中的基础模型,增强了捕获数据分布的时间相关性;并采用Wasserstein距离方法,解决了梯度消失的问题;然后,搭建了离心泵异常数据检测试验台,对离心泵运行时的数据进行了采集,分析了造成异常数据的原因;最后,基于正常数据训练数据,生成了对抗网络的生成器和判别器,并利用重构损失与判别损失构建了检测阈值,对异常数据进行了检测。研究结果表明:GAN在离心泵数据异常检测中的表现皆优于孤立森林、自编码器(AE)、K-Means等算法;基于生成对抗网络的离心泵异常数据检测精确率可达到89.5%,能够有效检测出异常数据,可达到优化数据库和提高旋转机械故障诊断精度的目的。该研究结果可以为离心泵的异常数据检测提供参考。 展开更多
关键词 离心泵时序数据 生成对抗网络 数据异常检测 无监督学习 长短期记忆网络 Wasserstein距离方法
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旋启式止回阀关闭过程瞬态流固耦合特性研究 被引量：5
8
作者 赵帅 盛丽媛 +3 位作者 陆程 朱荣生 陈一鸣 付强 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第10期1502-1510,共9页
某核电厂重要厂用水系统止回阀的内部流动特性不明,缺少相应的应力应变分析,同时也较难对其进行试验研究。为此,采用动网格方法,建立了流固耦合计算模型,并进行了仿真计算,对核电厂重要厂用水系统旋启式止回阀关闭过程的流固耦合特性进... 某核电厂重要厂用水系统止回阀的内部流动特性不明,缺少相应的应力应变分析,同时也较难对其进行试验研究。为此,采用动网格方法,建立了流固耦合计算模型,并进行了仿真计算,对核电厂重要厂用水系统旋启式止回阀关闭过程的流固耦合特性进行了研究。首先,针对某核电厂止回阀原型,建立了阀门及水体模型,并进行了网格无关性验证,确定了其最终的计算模型;然后,使用profile编写了阀板运动控制规则,设置了动网格模型,利用ANSYS单向流固耦合方法,设置了其交界面与约束条件,对止回阀瞬态关闭过程进行了仿真计算;最后,对关阀过程中不同开度的流场速度压力分布和结构场应力变形变化进行了分析。研究结果表明:在止回阀的关闭过程中,阀内流场最大速度在关闭初期为17.87 m/s,并逐步降低至0 m/s;止回阀的最大等效应力和最大变形量分别出现在转轴与阀体连接处以及阀板的最下部,分别为1.5474×108 Pa和4.74 mm,并随开度减小而增大。依据计算结果得到了该止回阀关闭工况的流场变化与阀门应力、变形响应特性,提高了设备运行的可靠性,可以为设备的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 液压控制阀 旋启式止回阀 内部流动特性 应力应变分析 流固耦合 动网格方法 结构响应特征
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