空预器围带销齿局部跳齿前兆识别方法、系统及设备与流程

本发明涉及空预器运行状态识别，具体涉及一种基于slot bert齿位槽更新的空预器围带销齿局部跳齿前兆识别方法、系统、设备、介质及程序。

背景技术：

1、空预器是火力发电锅炉尾部烟气余热利用的重要设备，通常通过转子连续转动，使蓄热元件在烟气侧吸收热量并在空气侧释放热量，从而降低排烟温度并提高进入炉膛的空气温度。回转式空预器在长期运行中需要保持转子与驱动机构之间的稳定传动关系，围带销齿与驱动齿轮的啮合状态会直接影响转子转动连续性。由于空预器工作环境具有高温、粉尘、负载波动和传动阻力变化等特点，围带销齿局部啮合异常在早期往往表现为相位轻微偏移、冲击变化或转矩扰动，若未能在连续转周期内及时识别，容易发展为局部跳齿、转子转动异常或设备停运风险。

2、中国专利公开号为cn112034782a公开了一种空预器在线状态监测和故障预测方法，采用plc与通用微机结合的方式采集空预器运行数据，通过烟气通道和空气通道进出口的温度传感器、压力传感器，以及光电编码器和霍尔传感器获取电机转速、电流和驱动负载变化情况。plc完成本地数据采集、初步清洗、告警处理和数据组帧，并将数据发送至上位机。上位机对温差、压差和历史采集数据进行比对，并结合回归支持向量机预测模型给出下一时刻状态预测结果，同时对电流和转速按照历史数据和实际工况进行趋势分析，由门限值形成预报警或终报警，从而实现空预器全运行状态监测和故障预测。

3、现有技术未将观测数据约束到具体齿位，也未建立同一齿位跨转周期的相位基准承接关系，因而难以区分局部齿位啮合扰动与普通负载波动之间的差异。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的围带销齿啮合过程中局部跳齿前兆难以由单一转矩或冲击变化稳定识别的问题。本发明提供了一种基于slot bert齿位槽更新的空预器围带销齿局部跳齿前兆识别方法，在空预器转子整体仍可连续转动的情况下，基于同一围带销齿齿位在相邻转周期内的啮合相位继承变化，识别局部跳齿发生前的齿位槽归属断裂前兆。

2、为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

3、第一方面，本发明提供一种基于slot bert齿位槽更新的空预器围带销齿局部跳齿前兆识别方法，包括：

4、获取空预器转子围带销齿与驱动齿轮啮合过程中的啮合观测数据，生成齿位周期观测单元；

5、将齿位周期观测单元输入slot-bert，计算齿位相位偏差；

6、根据齿位相位偏差生成槽归属引导量，并根据槽归属引导量调整齿位周期观测单元写入候选齿位槽的分配关系，得到相位引导齿位槽；

7、根据相位引导齿位槽更新同一齿位跨转周期的齿位槽状态，形成齿位槽状态轨迹；

8、根据齿位槽状态轨迹和齿位相位偏差进行前兆判定，输出局部跳齿前兆识别结果。

9、作为本发明的进一步改进，所述获取空预器转子围带销齿与驱动齿轮啮合过程中的啮合观测数据，生成齿位周期观测单元，包括：

10、获取空预器转子围带销齿与驱动齿轮啮合过程中的转子角度脉冲、驱动齿轮相位脉冲、驱动转矩序列和啮合冲击序列，形成啮合观测数据；

11、根据啮合观测数据确定齿位编号、转周期编号和当前啮合相位，生成齿位周期观测单元。

12、作为本发明的进一步改进，所述将齿位周期观测单元输入slot-bert，计算齿位相位偏差，包括：

13、将齿位周期观测单元输入slot-bert，形成齿位槽限定索引；

14、根据齿位槽限定索引和齿位周期观测单元将slot-bert的对象槽限定为齿位槽，形成齿位槽承载关系；

15、根据齿位槽承载关系，筛选候选齿位槽，形成候选齿位槽集合；从候选齿位槽集合中读取齿位槽中的上一周期相位基准，形成跨转周期相位基准；

16、根据跨转周期相位基准将当前啮合相位与齿位槽中的上一周期相位基准置于同一齿位槽内进行相位差计算，形成初始齿位相位偏差，根据齿位编号对初始齿位相位偏差进行齿位一致性约束，并剔除不属于同一齿位跨转周期相位继承关系的初始齿位相位偏差，形成齿位相位偏差；

17、将齿位相位偏差写入齿位周期观测单元，并关联至候选齿位槽集合中的候选齿位槽，得到作为slot-bert的观测单元至齿位槽分配更新环节中直接计算对象的齿位相位偏差。

18、作为本发明的进一步改进，所述根据齿位相位偏差生成槽归属引导量，并根据槽归属引导量调整齿位周期观测单元写入候选齿位槽的分配关系，得到相位引导齿位槽，包括：

19、根据齿位相位偏差对候选齿位槽进行跨转周期相位延续匹配，将齿位相位偏差转换为对应候选齿位槽的相位继承约束项；

20、将相位继承约束项嵌入初始分配关系中候选齿位槽的写入分配位置，形成相位嵌入分配输入，根据相位嵌入分配输入生成槽归属引导量，确定满足槽归属引导量约束的候选齿位槽写入关系；

21、根据候选齿位槽写入关系将齿位周期观测单元写入候选齿位槽，并在slot-bert的观测单元至齿位槽分配更新环节中更新候选齿位槽，得到相位引导齿位槽。

22、作为本发明的进一步改进，所述根据相位引导齿位槽更新同一齿位跨转周期的齿位槽状态，形成齿位槽状态轨迹，包括：

23、根据相位约束齿位槽更新输入匹配同一齿位在上一周期的齿位槽状态，形成跨转周期承接状态；

24、将跨转周期承接状态与相位约束齿位槽更新输入限定在同一齿位槽内进行状态门控计算，形成相位继承更新输入，根据相位继承更新输入更新同一齿位跨转周期的齿位槽状态，得到当前转周期齿位槽状态，根据当前转周期齿位槽状态中的当前啮合相位更新齿位槽中的上一周期相位基准，形成相位基准更新齿位槽；

25、按照转周期编号将相位基准更新齿位槽中的当前转周期齿位槽状态接入同一齿位跨转周期的状态序列，形成齿位状态连续序列；根据齿位状态连续序列按照转周期编号连接同一齿位的齿位槽状态，并将槽归属连续标记嵌入连接后的齿位槽状态之间，形成齿位槽状态轨迹。

26、作为本发明的进一步改进，所述根据齿位槽状态轨迹和齿位相位偏差进行前兆判定，输出局部跳齿前兆识别结果，包括：

27、根据齿位槽状态轨迹按照齿位编号和转周期编号提取同一齿位在连续转周期内的齿位槽状态，形成相位约束前兆判定窗口；

28、根据相位约束前兆判定窗口，将齿位相位偏差与相位偏离条件对应的预设阈值进行比较，形成相位偏离判定窗口；

29、根据相位偏离判定窗口对相邻转周期内同一齿位的齿位槽状态进行承接匹配，得到跨周期归属变化量，将跨周期归属变化量与跨周期归属断裂条件对应的阈值参数进行比较，在满足比较条件的情况下将跨周期归属变化量嵌入相位偏离判定窗口，形成前兆联合判定对象；

30、根据前兆联合判定对象执行前兆判定，当齿位相位偏差满足相位偏离条件且齿位槽状态轨迹满足跨周期归属断裂条件时，确定局部跳齿前兆所在的齿位槽承接位置和转周期承接位置，形成前兆定位结果；

31、根据前兆定位结果从前兆联合判定对象中确定对应齿位状态变化关系，将齿位状态变化关系标定为局部跳齿前兆状态，并输出局部跳齿前兆识别结果。

32、第二方面，本发明提供一种基于slot bert齿位槽更新的空预器围带销齿局部跳齿前兆识别系统，包括：

33、齿位周期观测单元模块：用于获取空预器转子围带销齿与驱动齿轮啮合过程中的啮合观测数据，生成齿位周期观测单元；

34、齿位相位偏差模块：用于将齿位周期观测单元输入slot-bert，计算齿位相位偏差；

35、相位引导齿位槽模块：用于根据齿位相位偏差生成槽归属引导量，并根据槽归属引导量调整齿位周期观测单元写入候选齿位槽的分配关系，得到相位引导齿位槽；

36、齿位槽状态轨迹模块：用于根据相位引导齿位槽更新同一齿位跨转周期的齿位槽状态，形成齿位槽状态轨迹；

37、局部跳齿前兆识别结果模块：用于根据齿位槽状态轨迹和齿位相位偏差进行前兆判定，输出局部跳齿前兆识别结果。

38、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种基于slot bert齿位槽更新的空预器围带销齿局部跳齿前兆识别方法。

39、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种基于slot bert齿位槽更新的空预器围带销齿局部跳齿前兆识别方法。

40、第五方面，本发明提供一种计算机程序产品，包括计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现所述的一种基于slot bert齿位槽更新的空预器围带销齿局部跳齿前兆识别方法。

41、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

42、本方法不再依赖易受干扰的瞬态力学信号，而是从啮合观测数据中提取齿位周期观测单元，借助slot bert模型对齿位相位偏差进行精准计算，有效滤除了随机噪声和工况波动，显著提升了前兆信号的稳定性和抗干扰能力。其次，通过引入槽归属引导量，动态调整观测单元与候选齿位槽的分配关系，生成相位引导齿位槽，使得每个齿位的啮合状态能够被唯一且连续地追踪，克服了传统方法中齿位混淆或归属模糊的缺陷。进而，基于同一齿位跨转周期的齿位槽状态更新，形成齿位槽状态轨迹，这一轨迹忠实反映了围带销齿在连续转动中的相位继承变化规律，而非仅仅依赖瞬时幅值变化，从而能够在转子整体仍保持连续转动的早期阶段，捕捉到局部跳齿发生前齿位槽归属断裂的微弱征兆。最后，综合齿位槽状态轨迹与齿位相位偏差进行前兆判定，输出识别结果，既保证了判据的物理可解释性，又兼顾了工程实时性需求。与现有技术相比，本发明无需额外增加硬件传感器，仅利用既有啮合数据即可实现高灵敏度的早期预警，且对负载波动、转速变化等非跳齿因素具有天然鲁棒性，可有效降低误报率和漏报率。