一种汽轮机及辅机设备便携测振巡检数据可比性判定方法与流程

本发明涉及设备状态监测中的便携测振数据处理领域，尤其涉及一种汽轮机及辅机设备便携测振巡检数据可比性判定方法。

背景技术：

1、汽轮机及辅机设备（如给水泵、凝结水泵、循环水泵等）的轴承座、泵体支承部位和联接部位，其运行状态常通过振动监测来评估。对于数量多、分布散且不宜长期安装在线传感器的辅机泵组，电厂通常采用便携测振终端进行周期性巡检，将本次测振数据与历史基准数据或同类设备数据进行对比，以判断设备状态变化趋势。

2、然而，便携巡检中传感器（探头）无法永久固定，每次测量时探头落点、测量方向（敏感轴取向）和接触状态（压力、磁吸稳定性、接触时间）均可能发生改变。这些测量姿态的变化会直接影响振动波形的幅值、频谱能量和时域特征，导致后续趋势分析或故障诊断所看到的差异混入了“测量路径未复现”引起的虚假变化，而非单纯反映设备真实状态变化。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种汽轮机及辅机设备便携测振巡检数据可比性判定方法，在辅机泵组轴承座固定测点处获取历史基准测振波形及本次测振波形，并同步绑定探头落点、测量方向和接触状态；基于落点偏差、方向偏差和接触偏差生成测量姿态复现特征，将其嵌入测振片段表示进入专家路径选择前的路由查询生成阶段，形成姿态约束路由查询变量和同源可比测振片段表示，进而输出本次波形相对于历史基准波形的同源可比判定结果。该方法用于便携巡检数据入库、趋势分析或故障诊断前的可比性筛选。

3、为达上述目的，本发明实施例提出了一种汽轮机及辅机设备便携测振巡检数据可比性判定方法，包括：

4、s1、获取辅机泵组轴承座固定测点的历史基准测振波形、基准探头落点、基准测量方向和基准接触状态，形成测量基准；

5、s2、获取固定测点的本次测振波形、本次探头落点、本次测量方向和本次接触状态，根据测量基准确定本次测量记录；

6、s3、根据测量基准和本次测量记录，确定本次探头落点相对基准探头落点的落点偏差、本次测量方向相对基准测量方向的方向偏差、本次接触状态相对基准接触状态的接触偏差，并生成测量姿态复现特征；

7、s4、对历史基准测振波形和本次测振波形进行测振片段划分和小波增强时间序列表达，形成测振片段表示；

8、s5、将测振片段表示输入测量姿态约束路由查询算子，由测振片段表示生成基础路由查询变量，由测量姿态复现特征生成姿态约束向量，并利用姿态约束向量重构基础路由查询变量，得到姿态约束路由查询变量；

9、s6、根据姿态约束路由查询变量计算专家路径响应关系，确定测振片段表示对应的专家路径，并形成同源可比测振片段表示；

10、s7、根据同源可比测振片段表示进行同源可比判定，输出本次测振波形相对于历史基准测振波形的同源可比判定结果。

11、在本发明的一个实施例中，s1具体包括：

12、在辅机泵组轴承座固定测点处接收基准采样窗口内的历史基准测振波形，并同步获取与历史基准测振波形同一触发时刻对应的基准探头落点、基准测量方向和基准接触状态，构建基准候选组；

13、根据基准候选组中的基准探头落点与固定测点的预设落位区域进行匹配，根据基准候选组中的基准测量方向与固定测点的预设取向进行匹配，并根据基准候选组中的基准接触状态中的接触压力、磁吸接通状态和接触稳定时间构建接触耦合量，计算基准候选组的测量路径一致量；

14、将测量路径一致量与预设阈值进行比较，在满足比较条件的基准候选组中确定历史基准测振波形、基准探头落点、基准测量方向和基准接触状态；

15、将确定后的历史基准测振波形、基准探头落点、基准测量方向和基准接触状态建立同一固定测点下的绑定关系，形成测量基准。

16、在本发明的一个实施例中，s2具体包括：

17、在测量基准对应的固定测点处接收采样窗口内的本次测振波形，并在同一采样窗口内获取本次探头落点、本次测量方向和本次接触状态，形成本次候选测量记录；

18、根据测量基准中的基准探头落点、基准测量方向和基准接触状态，对本次候选测量记录中的本次探头落点、本次测量方向和本次接触状态进行同一测量路径匹配，生成本次测量记录约束量；

19、根据本次测量记录约束量对本次候选测量记录中的本次测振波形采样窗口进行约束，保留与本次探头落点、本次测量方向和本次接触状态处于同一采样窗口的本次测振波形；

20、将被约束后的本次测振波形、本次探头落点、本次测量方向和本次接触状态建立绑定关系，确定本次测量记录。

21、在本发明的一个实施例中，s3具体包括：

22、接收测量基准中的基准探头落点、基准测量方向和基准接触状态，并以基准探头落点作为落位参照、以基准测量方向作为取向参照、以基准接触状态作为耦合参照，构建同一固定测点的测量路径参照对象；

23、从本次测量记录中提取本次探头落点、本次测量方向和本次接触状态，将本次探头落点、本次测量方向和本次接触状态映射至测量路径参照对象，形成姿态差异待算对象；

24、根据姿态差异待算对象中本次探头落点与基准探头落点在落位参照下的相对位移，计算本次探头落点相对基准探头落点的落点偏差，并以落点偏差更新姿态差异待算对象，形成落点约束姿态对象；

25、根据落点约束姿态对象中本次测量方向与基准测量方向在取向参照下的夹角关系，计算本次测量方向相对基准测量方向的方向偏差，并以方向偏差更新落点约束姿态对象，形成方向约束姿态对象；

26、根据方向约束姿态对象中本次接触状态与基准接触状态在耦合参照下的接触压力差异、磁吸接通状态差异和接触稳定时间差异，计算本次接触状态相对基准接触状态的接触偏差，并以接触偏差更新方向约束姿态对象，形成接触约束姿态对象；

27、根据接触约束姿态对象中落点偏差、方向偏差和接触偏差的更新顺序，构建沿同一测量路径排列的姿态复现约束序列；

28、按照预设量纲映射区间对姿态复现约束序列进行量纲统一，并保持落点偏差、方向偏差和接触偏差在姿态复现约束序列中的排列关系，生成测量姿态复现特征。

29、在本发明的一个实施例中，s4具体包括：

30、接收历史基准测振波形和本次测振波形，根据相同采样窗口确定统一片段边界，并按照统一片段边界分别对历史基准测振波形和本次测振波形进行测振片段划分，形成片段位置对象；

31、根据片段位置对象提取每一片段位置对应的历史基准测振片段和本次测振片段，并将历史基准测振片段和本次测振片段构建为同位片段对象；

32、对同位片段对象进行小波分解，将低频系数和细节系数按照片段位置对象回填至对应的历史基准测振片段和本次测振片段，更新形成小波增强片段对象；

33、根据小波增强片段对象中同一片段位置的采样值、低频系数和细节系数构建小波增强时间序列表达，并按照片段位置对象排列小波增强时间序列表达，形成测振片段表示。

34、在本发明的一个实施例中，s5具体包括：

35、将测振片段表示输入测量姿态约束路由查询算子，在测量姿态约束路由查询算子的路由查询生成位置对测振片段表示中的时间序列信息和小波增强时间序列表达进行同片段投影，形成待约束路由片段对象；

36、根据待约束路由片段对象生成基础路由查询变量，并将基础路由查询变量与测振片段表示的片段位置进行对应，形成片段对应基础路由查询变量；

37、根据测量姿态复现特征中落点偏差、方向偏差和接触偏差的排列关系，对片段对应基础路由查询变量进行姿态敏感成分定位，形成姿态约束定位对象；

38、根据姿态约束定位对象，将测量姿态复现特征映射到片段对应基础路由查询变量的同一查询空间，生成与姿态约束定位对象对应的姿态约束向量；

39、利用姿态约束向量对片段对应基础路由查询变量中由姿态约束定位对象定位的变量成分进行逐维重构，形成约束后基础路由查询变量；

40、根据约束后基础路由查询变量更新片段对应基础路由查询变量的路由查询指向，并保持路由查询指向与测振片段表示的片段位置对应，形成片段级姿态约束路由查询变量；

41、对片段级姿态约束路由查询变量进行片段顺序排列，得到姿态约束路由查询变量。

42、在本发明的一个实施例中，利用姿态约束向量对片段对应基础路由查询变量中由姿态约束定位对象定位的变量成分进行逐维重构时，按照测量姿态复现特征中落点偏差、方向偏差和接触偏差的排列关系，使姿态约束向量先更新基础路由查询变量中与落点偏差对应的变量成分，再更新基础路由查询变量中与方向偏差对应的变量成分，再更新基础路由查询变量中与接触偏差对应的变量成分，并将每次更新后的基础路由查询变量作为下一次更新的输入，直至得到姿态约束路由查询变量。

43、在本发明的一个实施例中，s6具体包括：

44、接收姿态约束路由查询变量和测振片段表示，按照测振片段表示的片段位置建立姿态约束路由查询变量与测振片段表示的片段对应关系，形成路径响应待算对象；

45、根据路径响应待算对象中每一片段位置的姿态约束路由查询变量，对每一专家路径计算路径响应量，并将路径响应量按照片段对应关系排列，形成专家路径响应关系；

46、根据专家路径响应关系对每一片段位置的专家路径进行响应排序，并将响应排序与预设路由选择条件进行匹配，确定测振片段表示对应的专家路径，形成片段专家路径对应关系；

47、将片段专家路径对应关系作为路径分配依据，使专家路径在对应片段位置接收测振片段表示，并对测振片段表示中的时间序列信息和小波增强时间序列表达进行路径内变换，形成专家路径片段输出；

48、根据专家路径响应关系对专家路径片段输出进行响应量约束，并按照片段专家路径对应关系更新每一片段位置的专家路径片段输出，形成姿态约束片段输出；

49、根据姿态约束片段输出与姿态约束路由查询变量的对应关系，对姿态约束片段输出进行路径响应状态更新，形成可比状态片段输出；

50、根据可比状态片段输出和测振片段表示的片段位置，按片段顺序构建本次测振波形相对于历史基准测振波形的片段级可比表达，形成同源可比测振片段表示。

51、在本发明的一个实施例中，根据路径响应待算对象中每一片段位置的姿态约束路由查询变量，对每一专家路径计算路径响应量时，姿态约束路由查询变量先参与每一专家路径的响应量计算，再由计算得到的响应量形成专家路径响应关系，并根据专家路径响应关系进行响应排序，测振片段表示不直接确定专家路径，而是在响应排序满足预设路由选择条件的情况下确定测振片段表示对应的专家路径；

52、根据可比状态片段输出和测振片段表示的片段位置，按片段顺序构建本次测振波形相对于历史基准测振波形的片段级可比表达，形成同源可比测振片段表示时，在同一片段位置下使专家路径响应关系同时约束历史基准测振波形对应的测振片段表示和本次测振波形对应的测振片段表示，并将满足预设路由选择条件的专家路径片段输出更新为可比状态片段输出，未满足预设路由选择条件的专家路径片段输出不参与形成同源可比测振片段表示。

53、在本发明的一个实施例中，s7具体包括：

54、接收同源可比测振片段表示，按照同源可比测振片段表示的片段顺序对片段级可比状态进行汇聚，形成测点级可比表示；

55、根据测点级可比表示计算满足同源可比条件的响应量和不满足同源可比条件的响应量，形成同源可比判定量；

56、将同源可比判定量与预设阈值进行比较，在满足比较条件的情况下确定同源可比判定类别；

57、根据同源可比判定类别，输出本次测振波形相对于历史基准测振波形的同源可比判定结果。

58、本发明实施例的具有以下有益效果：

59、1、本发明提出一种改进的便携测振数据同源可比判定方法，其核心改进不在于单纯替换波形分类器或提高最终判别模型的复杂度，而是在共享专家路由内部设置测量姿态约束路由查询算子，并将该算子放置在测振片段表示进入专家路径选择之前的查询变量生成阶段。具体地，本发明先将历史基准测振波形与本次测振波形划分为同位片段，并形成时间域和小波增强时间序列的片段表示；再根据本次探头落点、本次测量方向和本次接触状态相对于基准探头落点、基准测量方向和基准接触状态的偏差，形成测量姿态复现特征；随后将该特征映射至与基础路由查询变量一致的查询空间，对落点敏感维、方向敏感维和接触敏感维进行逐维重构。通过该结构，测量姿态复现关系不再停留在采集端阈值过滤或后处理修正层面，而是直接改变片段进入专家路径前的路由查询指向，使同一片段位置下的波形差异先经过测量路径约束再进入后续可比状态生成。

60、2、本发明还提出一种面向便携测振巡检场景的姿态复现特征构造和连续嵌入方式。该方式将落点偏差、方向偏差和接触偏差按照现场测量路径的生成顺序组织为姿态复现约束序列，并保持六维量纲统一后的排列关系；在路由查询变量重构时，先更新与落点偏差对应的变量成分，再更新与方向偏差对应的变量成分，最后更新与接触偏差对应的变量成分，且每次更新后的查询变量作为下一次更新输入。该处理使探头落点、敏感轴取向和接触耦合状态不被压缩为一个笼统的质量分，而是以具有顺序关系的底层偏差成分参与模型内部查询变量形成。相较于仅依据振动幅值、频谱或历史趋势进行比较的做法，该结构能够在算法底层区分“设备响应变化”与“测量路径未复现”两类来源，减少不可比测振片段对趋势分析链路的混入。

61、3、本发明进一步将姿态约束路由查询变量用于计算专家路径响应关系，并在同一片段位置下使历史基准测振片段表示和本次测振片段表示使用相同的专家路径集合、相同专家路径参数和相同响应量约束。只有满足预设路由选择条件的专家路径片段输出才参与形成同源可比测振片段表示，未满足条件的片段输出不进入后续测点级汇聚和同源可比判定。该整体思路使便携测振巡检中的数据入库、趋势比较和故障诊断前增加了一个与测量姿态复现关系绑定的可比性判定环节，输出结果不是直接宣称设备正常或异常，而是先确认本次测振波形相对于历史基准测振波形是否具备同源可比条件，从而使后续状态判断建立在更一致的测量路径基础上。