[發明專利]一種大型旋轉裝備振動預測與裝配評價方法

在審

• 申請號: 202110439708.7
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN112926698A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 岳聰;池華山;范建瑜
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06Q10/04;G06N3/08;G06Q10/06
• 代理公司: 上?；ロ槍＠硎聞账?普通合伙) 31332
• 代理人: 成秋麗

1.一種大型旋轉裝備振動預測與裝配評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，獲取大型旋轉裝備轉/靜子裝配過程中同軸度、不平衡量的裝配參數以及整機運轉時位于靜子機匣上測點的振動參數所組成的數據集；

步驟2，數據清理，刪除含有缺失值和振動超標的數據值；

步驟3，使用最大相關性算法分析裝配參數與振動參數間的相關性，按照相對于振動參數的相關性將裝配參數由大到小排序，選擇相關性強的裝配參數與振動參數作為最終的數據集，隨機選擇最終數據集部分數據帶入XGBoost回歸算法訓練，獲取裝配參數和振動參數耦合的XGBoost回歸算法預測模型；

步驟4，將剩余的數據帶入訓練好的預測模型中，預測相應裝配條件下的振動值，評價預測精度并固化預測模型；

步驟5，利用固化模型進行振動性能實時預測，將預測的振動值進行閾值范圍評價，若超過閾值范圍，則評定裝配質量不合格。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1中裝配參數與振動參數包括：

裝配參數：至少包含高壓壓氣機HPC兩個測量面的初始與最終不平衡量、高壓渦輪HPT兩個測量面的初始與最終不平衡量、HPC的徑向偏心矢量(SP)與端面高度差矢量(SPG)、HPT的徑向偏心矢量SP、HPC與HPT組合裝配后的篦齒盤盤心跳動大小；

振動參數：至少包含中介機匣測點位置振動高壓分量，中介機匣測點和渦輪機匣測點的振動值。

3.根據權利要求1所述的一種大型旋轉裝備振動預測與裝配評價方法，其特征在于，所述步驟2中振動超標的數據值為振動幅值不在[χ，γ]范圍內的值。

4.根據權利要求1所述的一種大型旋轉裝備振動預測與裝配評價方法，其特征在于，所述步驟3中最大相關性系數算法步驟包括：

式(1)中為輸入參數X_j與目標參數Y的皮爾森相關系數，E為數列期望，θ和φ分別為目標參數Y和輸入參數X_j的波萊爾可測函數。

式(1)可等效為式(2)形式的優化問題求解；

式(2)中，P為(X_j,Y)的聯合分布，L₂(P)是P的平方可積函數，采用樣條估計得到特征值的最大相關系數λ作為裝配參數與振動參數間相關性大小的評判指標。

5.根據權利要求1所述的一種大型旋轉裝備振動預測與裝配評價方法，其特征在于，所述步驟3中選擇相關性強的裝配參數與振動參數，即選擇相關性系數最大的兩個裝配參數來與振動參數組成最終數據集。

6.根據權利要求1所述的一種大型旋轉裝備振動預測與裝配評價方法，其特征在于，所述步驟3中在訓練XGBoost回歸算法時，會使用權利要求5中最終數據集隨機劃分為訓練集和測試集。

7.根據權利要求1所述的一種大型旋轉裝備振動預測與裝配評價方法，其特征在于，所述步驟3中獲取帶有裝配參數和振動參數耦合的XGBoost回歸算法模型時，其耦合表達式如下：

式(3)中：為作為預測目標的振動參數集，n為耦合迭代次數，Q為所有迭代函數集合，f_i為屬于Q中的擬合函數，x為輸入條件的裝配參數集。

8.根據權利要求1所述的一種大型旋轉裝備振動預測與裝配評價方法，其特征在于，所述步驟4中評價預測精度，可以使用R平方值作為模型計算精度的評價指標。

9.根據權利要求1所述的一種大型旋轉裝備振動預測與裝配評價方法，其特征在于，所述步驟4中評價預測精度，使用R平方值作為模型精度評價，評價標準值為ε，若R平方值＜ε，則根據權利要求4的λ值由大到小依次選擇其它裝配參數，直到R平方值≥ε為止；若都不滿足ε要求，則取ε最大的裝配參數組合。

10.根據權利要求1所述的一種大型旋轉裝備振動預測與裝配評價方法，其特征在于，所述步驟5中對振動性能實時預測，對于設定的閾值范圍[α,β]，如果預測振動幅值A∈[α,β]，則認為裝配合格，否則裝配不合格。