[發(fā)明專利]一種風(fēng)電機(jī)組行星齒輪箱故障診斷方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110255126.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN112861787A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李東東;趙陽(yáng);趙耀;蔣海濤;張凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G06F30/27;G01M13/021;G01M13/028;G06F119/14
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 陳源源

本發(fā)明涉及一種風(fēng)電機(jī)組行星齒輪箱故障診斷方法，包括采集行星齒輪箱的時(shí)域振動(dòng)信號(hào)作為待診斷樣本，所述待診斷樣本即為無(wú)標(biāo)記目標(biāo)的目標(biāo)域數(shù)據(jù)集；建立行星齒輪箱的動(dòng)力學(xué)模型，求解動(dòng)力學(xué)模型得到故障仿真時(shí)域信號(hào)，所述故障仿真時(shí)域信號(hào)即為含標(biāo)記目標(biāo)的源域數(shù)據(jù)集；對(duì)目標(biāo)域數(shù)據(jù)集和源域數(shù)據(jù)集進(jìn)行幅值歸一化，并將目標(biāo)域數(shù)據(jù)集按照設(shè)定的比例劃分為訓(xùn)練集和測(cè)試集，源域數(shù)據(jù)集全部劃為訓(xùn)練集；構(gòu)建深度卷積遷移學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，利用訓(xùn)練集對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，并使用測(cè)試集對(duì)訓(xùn)練結(jié)果進(jìn)行評(píng)估測(cè)試，得到故障診斷結(jié)果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有解決真實(shí)設(shè)備數(shù)據(jù)采集費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問題，降低傳統(tǒng)方法對(duì)大量真實(shí)設(shè)備數(shù)據(jù)的依賴，提高診斷精度等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)設(shè)備的控制、監(jiān)測(cè)與診斷領(lǐng)域，尤其是涉及一種風(fēng)電機(jī)組行星齒輪箱故障診斷方法。

背景技術(shù)

風(fēng)能是當(dāng)前最有發(fā)展前景的新能源之一，行星齒輪箱作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)重要的傳動(dòng)裝置，由于其工作環(huán)境惡劣，在運(yùn)行中容易出現(xiàn)各種故障，會(huì)導(dǎo)致很長(zhǎng)的停機(jī)時(shí)間，所以對(duì)于行星齒輪箱故障的及時(shí)診斷具有極大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

目前已有通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練后的模型對(duì)行星齒輪箱故障進(jìn)行智能診斷的一些應(yīng)用，但是仍然存在以下問題：傳統(tǒng)的智能診斷方法的前提假設(shè)是訓(xùn)練數(shù)據(jù)與測(cè)試數(shù)據(jù)具有相同的概率分布，但這與實(shí)際的診斷問題設(shè)定不符。第一，實(shí)際的診斷問題應(yīng)是將待診斷設(shè)備新采集到的數(shù)據(jù)輸入到診斷模型中，輸出診斷結(jié)果，因此理論上，在訓(xùn)練診斷模型的數(shù)據(jù)中必須包含待診斷設(shè)備所發(fā)生故障的所有可能類型，但實(shí)際上很難獲取大量的待診斷設(shè)備在特定工況下各種類型的故障樣本，能獲取到的樣本不足以訓(xùn)練具有泛化能力的故障識(shí)別模型；第二，這種數(shù)據(jù)集的劃分只能證明診斷模型在該數(shù)據(jù)集所能體現(xiàn)的特定設(shè)備特定工況特定健康狀態(tài)下的可行性，對(duì)于同類其他設(shè)備的其他工況，模型可能并不具有泛化能力，這是目前傳統(tǒng)智能診斷方法在實(shí)際中難以推廣的重要原因之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種風(fēng)電機(jī)組行星齒輪箱故障診斷方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種風(fēng)電機(jī)組行星齒輪箱故障診斷方法，包括以下步驟：

S1、采集行星齒輪箱的時(shí)域振動(dòng)信號(hào)作為待診斷樣本，所述待診斷樣本即為無(wú)標(biāo)記目標(biāo)的目標(biāo)域數(shù)據(jù)集；

S2、建立行星齒輪箱的動(dòng)力學(xué)模型，所述動(dòng)力學(xué)模型為一個(gè)多自由度集中參數(shù)動(dòng)力學(xué)模型，由太陽(yáng)輪，內(nèi)齒圈，行星架和多個(gè)行星輪組成，其中太陽(yáng)輪有三個(gè)自由度，分別為x方向、y方向和扭轉(zhuǎn)方向的運(yùn)動(dòng)，內(nèi)齒圈，行星架和多個(gè)行星輪僅考慮扭轉(zhuǎn)方向的運(yùn)動(dòng)，所有部件的支撐剛度和阻尼用集中參數(shù)的虛擬彈簧阻尼單元表示；求解動(dòng)力學(xué)模型得到故障仿真時(shí)域信號(hào)，所述故障仿真時(shí)域信號(hào)即為含標(biāo)記目標(biāo)的源域數(shù)據(jù)集；

S3、對(duì)目標(biāo)域數(shù)據(jù)集和源域數(shù)據(jù)集進(jìn)行幅值歸一化，并將目標(biāo)域數(shù)據(jù)集按照設(shè)定的比例劃分為訓(xùn)練集和測(cè)試集，源域數(shù)據(jù)集全部劃為訓(xùn)練集；

S4、構(gòu)建深度卷積遷移學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，利用訓(xùn)練集對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，并使用測(cè)試集對(duì)訓(xùn)練結(jié)果進(jìn)行評(píng)估測(cè)試，得到故障診斷結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述的動(dòng)力學(xué)模型的運(yùn)動(dòng)表示為多元二階微分方程組，對(duì)方程組進(jìn)行無(wú)量綱化后，采用四階變步長(zhǎng)龍格—庫(kù)塔法進(jìn)行求解。

進(jìn)一步地，所述多元二階微分方程組的表達(dá)式為：