Transformer神经网络和轴心轨迹在燃机转子故障诊断中的应用

噪声与振动控制 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (1): 110-115.

Transformer神经网络和轴心轨迹在燃机转子故障诊断中的应用

章明明1，蒋欢春2，茅大钧1，董渊博1

（ 1. 上海电力大学自动化工程学院，上海200090；2. 上海明华电力科技有限公司，上海200090 ）

收稿日期:2021-10-26 修回日期:2022-01-21 出版日期:2023-02-18 发布日期:2023-02-18

Application of Transformer Neural Network and Axis Locus in Fault Diagnosis of Gas Turbine Rotors

Received:2021-10-26 Revised:2022-01-21 Online:2023-02-18 Published:2023-02-18

摘要/Abstract

摘要： 针对目前国内燃机电厂转子故障诊断主要依靠振动分析，无自动识别轴心轨迹设备的现状，将在自然语言处理领域大放异彩的Transformer 神经网络引入转子轴心轨迹监测与识别领域，通过独立成分分析(IndependentComponent Analysis，ICA)与Transformer 结合提升燃机转子故障诊断准确性。使用ICA代替Transformer 自身的线性变换提取图片特征信息构建输入样本，为了解决自注意力机制无法捕捉位置信息的问题，提出相对位置编码方法，区别于使用较多的绝对位置编码，通过嵌入相对位置编码子层，将相对位置信息注入自注意力机制，使得Attention 模块能够学习到序列的相对位置信息，可进一步提高图像识别模型的准确性，该模型对于轴心轨迹故障类型平均识别率达到93.8 %。实验结果表明ICA-Transformer模型对转子轴心轨迹的识别准确率较高，对电厂运维具有一定的指导意义。

关键词: 故障诊断, 轴心轨迹, Transformer神经网络, 独立成分分析, 相对位置编码, 图像识别

章明明, 蒋欢春, 茅大钧, 董渊博. Transformer神经网络和轴心轨迹在燃机转子故障诊断中的应用[J]. 噪声与振动控制, 2023, 43(1): 110-115.

[1]	别锋锋, 张莹, 吴溢凡, 彭剑, 朱鸿飞, . 基于自适应VMD与GRNN的转子系统故障诊断方法研究[J]. 噪声与振动控制, 2023, 43(3): 83-89.
[2]	梁华, 吕丽平, 王成勇. 基于局部边缘判别投影的发动机故障诊断方法[J]. 噪声与振动控制, 2023, 43(3): 90-94.
[3]	王秀芳, 李月明, 刘源. 基于SEDS-CNN的嵌入式轴承故障实时诊断[J]. 噪声与振动控制, 2023, 43(3): 95-101.
[4]	刘迎松, 魏志刚, 束海星, 刘晓超, 陆强. 基于参数自适应VMD和MCKD的滚动轴承微弱故障特征提取[J]. 噪声与振动控制, 2023, 43(3): 102-109.
[5]	李佳鑫, 孙树峰, 林天然. 基于局部最大值2 阶同步压缩变换的变工况轴承故障诊断[J]. 噪声与振动控制, 2023, 43(3): 110-116.
[6]	陈向民, 段萌, 张亢, 舒国强, 李录平. 自适应时变梳状滤波与FCM变转速齿轮故障识别[J]. 噪声与振动控制, 2023, 43(3): 117-124.
[7]	程凯, 王鹏宇, 王晓东, 包涛, 吴宇航, 杨苹. 基于数据融合的风电机组主传动链典型故障分层诊断方法[J]. 噪声与振动控制, 2023, 43(3): 125-131.
[8]	杨娜, 刘晔, 徐元博, 刘静超. 自适应稀疏贝叶斯滤波在轴承故障提取中的应用[J]. 噪声与振动控制, 2023, 43(3): 132-138.
[9]	王成林. 基于知识蒸馏和深度可分离卷积的轴承故障轻量化诊断[J]. 噪声与振动控制, 2023, 43(3): 139-144.
[10]	吴科伟, 封远鹏, 王超, 王广斌, 何水龙, 蒋占四, . 基于MPA-VMD的滚动轴承故障诊断方法[J]. 噪声与振动控制, 2023, 43(2): 112-119.
[11]	马添翼, 李伟, 陈建政, 赖伊雯, 杨吉忠. 基于CEEMDAN–MPE算法的地铁短波长钢轨波磨识别[J]. 噪声与振动控制, 2023, 43(2): 120-126.
[12]	李鹏飞, 张则荣, 张威, 樊智敏. 基于应变模态的风机塔筒根部疲劳裂纹损伤检测研究[J]. 噪声与振动控制, 2023, 43(2): 127-131.
[13]	赵克钦, 程峰, 杨世飞. 变转速下对数平方包络谱在滚动轴承故障诊断中的应用[J]. 噪声与振动控制, 2023, 43(2): 132-138.
[14]	曹桂松, 苗慧慧, 王雨薇, 刘西洋, 曹玮, 陈果. 一种滚动轴承早期故障预警技术及试验验证[J]. 噪声与振动控制, 2023, 43(2): 139-146.
[15]	王贡献徐志海胡志辉向磊张淼. 基于移动多尺度重构的交互式能量熵齿轮故障诊断[J]. 噪声与振动控制, 2023, 43(2): 147-153.