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哈尔滨工程大学学报 2023年第3期44卷 410-417页

作者：尹文哲夏虹彭彬森朱少民王志超张汲宇姜莹莹哈尔滨工程大学核安全与先进核能技术工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001

为提升核电厂旋转机械部件的故障诊断准确率,以及增强诊断模型泛化能力,本文提出了一种基于卷积神经网络和支持向量机的滚动轴承故障诊断方法。对轴承原始振动信号进行连续小波变换,得到其时频图;然后,使用预训练好的卷积基对小波时频... 详细信息

为提升核电厂旋转机械部件的故障诊断准确率,以及增强诊断模型泛化能力,本文提出了一种基于卷积神经网络和支持向量机的滚动轴承故障诊断方法。对轴承原始振动信号进行连续小波变换,得到其时频图;然后,使用预训练好的卷积基对小波时频图进行特征提取,获取深层特征,并将这些深层特征正则化处理后,使用主成分分析法对其进行降维;将得到的特征数据输入到基于粒子群优化的支持向量机中,从而实现滚动轴承的故障诊断。实验结果表明:该方法对不同负载工况下的多类滚动轴承故障具有良好的诊断效果,并且在噪声干扰下也能保持较好的效果,与其他方法相比,其抗噪稳定性更好,泛化能力更强。

关键词：核电厂滚动轴承故障诊断深度学习卷积神经网络支持向量机粒子群优化数据驱动

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基于深度学习的核电站泵类电机故障诊断方法

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哈尔滨工程大学学报 2024年第12期45卷 2350-2357页

作者：尹文哲夏虹朱少民王志超张汲宇姜莹莹哈尔滨工程大学核安全与先进核能技术工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001

为了准确识别核电站泵类电机的运行状态以及增强故障诊断系统的鲁棒性,本文提出了一种基于深度学习的故障诊断方法。利用多个传感器采集鼠笼式三相异步电机不同位置处的振动信号对电机状态进行分析,采用变分模态分解和短时傅里叶变换对... 详细信息

为了准确识别核电站泵类电机的运行状态以及增强故障诊断系统的鲁棒性,本文提出了一种基于深度学习的故障诊断方法。利用多个传感器采集鼠笼式三相异步电机不同位置处的振动信号对电机状态进行分析,采用变分模态分解和短时傅里叶变换对电机振动信号进行处理,将获取的时频特征输入到深度残差神经网络中,以得到诊断结果,并对比了单传感器和多传感器监测策略的测试结果。结果表明:提出的方法能够准确识别电机故障,且具有良好的鲁棒性,2种监测策略的鲁棒性能差距明显;比较不同的诊断模型与本文方法表明本文方法的鲁棒性能最优。

关键词：核电站电机故障诊断深度学习时频分析残差神经网络变分模态分解短时傅里叶变换

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自适应随机共振在信号特征提取中的应用

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哈尔滨工程大学学报 2022年第12期43卷 1750-1758页

作者：杨波夏虹尹文哲王志超张汲宇姜莹莹哈尔滨工程大学核安全与先进核能技术工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001

针对强背景噪声下旋转机械振动信号特征难以提取的问题,本文提出了一种自适应多稳态欠阻尼随机共振方法应用于该信号的特征提取。本文对随机共振的机理、计算方法等理论进行了研究,通过仿真实验验证了该方法的适用性,通过采用粒子群优... 详细信息

针对强背景噪声下旋转机械振动信号特征难以提取的问题,本文提出了一种自适应多稳态欠阻尼随机共振方法应用于该信号的特征提取。本文对随机共振的机理、计算方法等理论进行了研究,通过仿真实验验证了该方法的适用性,通过采用粒子群优化算法对随机共振系统中涉及到的参数进行自适应选择,利用该方法在滚动轴承实验数据上进行了验证。结果表明:本文所提出的方法能够有效过滤掉信号中的噪声信号,同时放大信号的特征,提高输出信号的信噪比。

关键词：核电厂旋转机械振动信号自适应滚动轴承随机共振粒子群优化特征提取

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核电厂电动闸阀外漏故障预测方法研究

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哈尔滨工程大学学报 2022年第12期43卷 1759-1765页

作者：徐仁义王航彭敏俊刘永阔邓强哈尔滨工程大学核安全与先进核能技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001 工业和信息化部核安全与仿真技术重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001

为了提高核电厂电动闸阀的预测性维修能力,本文提出一种基于粒子群优化的粒子滤波故障预测方法。针对电动闸阀外漏这一典型退化模式,通过结合外漏故障的退化机理分析,利用Paris模型和声发射传感信号构建外漏故障发展的状态空间模型,利... 详细信息

为了提高核电厂电动闸阀的预测性维修能力,本文提出一种基于粒子群优化的粒子滤波故障预测方法。针对电动闸阀外漏这一典型退化模式,通过结合外漏故障的退化机理分析,利用Paris模型和声发射传感信号构建外漏故障发展的状态空间模型,利用粒子群算法在重采样前对粒子的分布进行合理优化,以解决粒子滤波存在的粒子退化问题。实验测试表明:相较于基本粒子滤波模型、长短时记忆网络模型,本文所述方法具有更高的预测精度,能够为核电厂电动闸阀的智能运维和预测性维修提供技术储备。

关键词：核电厂电动闸阀外漏故障机理声发射信号粒子滤波粒子群算法故障预测预测性维修

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基于变分模态分解和希尔伯特变换的转子非平稳信号故障特征识别

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哈尔滨工程大学学报 2024年第5期45卷 825-832页

作者：朱少民夏虹尹文哲王志超张汲宇上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 浙江清华柔性电子技术研究院浙江嘉兴314006 哈尔滨工程大学核安全与先进核能技术工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001

为了提升传统希尔伯特黄变换在处理复杂非平稳信号时的时频分析能力,本文将变分模态分解和希尔伯特变换进行结合,提出了一种时频分析方法变分模态分解和希尔伯特变换。此外,为了对变分模态分解的模态数进行自动调整,还提出了一种基于相... 详细信息

为了提升传统希尔伯特黄变换在处理复杂非平稳信号时的时频分析能力,本文将变分模态分解和希尔伯特变换进行结合,提出了一种时频分析方法变分模态分解和希尔伯特变换。此外,为了对变分模态分解的模态数进行自动调整,还提出了一种基于相关系数的希尔伯特黄变换参数优化方法,有效避免了由于希尔伯特黄变换模态数设置不合理而导致的信号分解不足和分解过剩的问题。利用转子故障信号对变分模态分解和希尔伯特变换方法的时频分析能力进行了验证,并且与传统希尔伯特黄变换的对比突出了该方法在处理非平稳信号中的优势。

关键词：转子非平稳信号变分模态分解希尔伯特黄变换特征识别

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基于VMD-HT的转子非平稳信号故障特征识别

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哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：朱少民夏虹尹文哲王志超张汲宇上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院浙江清华柔性电子技术研究院哈尔滨工程大学工业和信息化部核安全与先进核能技术重点实验室哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室

核电厂旋转机械的振动信号中存在有大量的非平稳成分，而时频分析技术能够对非平稳信号进行有效的处理。希尔伯特黄变换（Hilbert-Huang Transform， HHT）是最具代表性的时频分析方法之一，信号的HHT分析过程主要包括经验模态分解（Emp... 详细信息

核电厂旋转机械的振动信号中存在有大量的非平稳成分，而时频分析技术能够对非平稳信号进行有效的处理。希尔伯特黄变换（Hilbert-Huang Transform， HHT）是最具代表性的时频分析方法之一，信号的HHT分析过程主要包括经验模态分解（Empirical Mode Decomposition， EMD）和希尔伯特变换（Hilbert Transform， HT）两个阶段。由于信号在进行EMD分解的过程中会出现模态混叠和虚假分量现象，降低了传统HHT在处理复杂非平稳信号时的时频分析能力。为了改善传统HHT方法的性能，将变分模态分解（Variational Mode Decomposition， VMD）和HT进行结合，提出了一种新的时频分析方法VMD-HT。此外，为了对VMD的模态数进行自动调整，还提出了一种基于相关系数的VMD参数优化方法，有效避免了由于VMD模态数设置不合理而导致的信号分解不足和分解过剩的问题。利用数值仿真和转子故障信号对VMD-HT方法的时频分析能力进行了验证，并且与传统HHT的对比突出了该方法在处理非平稳信号中的优势。

关键词：转子非平稳信号变分模态分解(VMD) 希尔伯特黄变换(HHT) 特征识别

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基于XFEM的传热管贯穿裂纹应力强度因子计算

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应用科技 2024年

作者：张津铭夏虹姜莹莹哈尔滨工程大学核安全与先进核能技术工业和信息化部重点实验室哈尔滨工程大学核安全与仿真技术重点学科实验室

蒸汽发生器作为压水堆的重要压力边界，其传热管是否破损直接关系到反应堆的运行安全。为解决蒸汽发生器中传热管疲劳裂纹扩展数字孪生中裂纹长度的预测问题，本文通过ABAQUS软件，对已存在贯穿裂纹的传热管进行建模，比较其自带的围线... 详细信息

蒸汽发生器作为压水堆的重要压力边界，其传热管是否破损直接关系到反应堆的运行安全。为解决蒸汽发生器中传热管疲劳裂纹扩展数字孪生中裂纹长度的预测问题，本文通过ABAQUS软件，对已存在贯穿裂纹的传热管进行建模，比较其自带的围线积分法和扩展有限元法（extended finite element method， XFEM）计算应力强度因子的准确性。在裂纹尺寸a/W＞0.5时，XFEM与公式解结果相差较小。因此，采用XFEM计算其在不同应力下的应力强度因子，发现随着裂纹尺寸、载荷的增大，应力强度因子也随着增大，应力值与应力强度因子成正比关系。

关键词：蒸汽发生器传热管贯穿裂纹围线积分法扩展有限元法 ABAQUS 应力强度因子裂纹扩展

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改进变分模态分解的核电厂轴承故障诊断

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哈尔滨工程大学学报 2021年第10期42卷 1550-1556页

作者：朱少民夏虹王志超彭彬森姜莹莹张汲宇哈尔滨工程大学核安全与先进核能技术工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001

轴承是核电厂旋转机械的重要支撑部件,为了提高轴承早期故障的检测能力,本文提出了一种基于人工蜂群优化的参数自适应变分模态分解故障特征提取方法。利用峭度和相关系数构建加权峭度指标;以最大加权峭度指标为目标函数,利用人工蜂群算... 详细信息

轴承是核电厂旋转机械的重要支撑部件,为了提高轴承早期故障的检测能力,本文提出了一种基于人工蜂群优化的参数自适应变分模态分解故障特征提取方法。利用峭度和相关系数构建加权峭度指标;以最大加权峭度指标为目标函数,利用人工蜂群算法对变分模态分解过程中的模态数和带宽控制参数进行优化,获取最优参数组合并对轴承振动信号进行模态分解;对加权峭度指标最大的敏感模态分量进行包络谱分析并识别故障频率。通过仿真与实验验证了该方法的有效性,并通过与集成经验模态分解、局部均值分解和固定参数变分模态分解的特征提取效果进行比较,突出了该方法在轴承早期故障诊断中的优势。

关键词：轴承变分模态分解人工蜂群加权峭度包络谱分析核电厂信号处理特征提取故障诊断

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强背景噪声下反应堆内冲击信号的特征提取

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原子能科学技术 2021年第2期55卷 321-327页

作者：朱少民夏虹杨波王志超彭彬森姜莹莹张汲宇工业和信息化部核安全与先进核能技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001

压水反应堆主冷却剂系统中松动部件的在线监测对核电厂的安全运行至关重要,但监测信号往往会受到流致振动和其他设备运行而产生的强背景噪声的干扰。为增强信号的冲击特征,本文提出了一种基于变分模态分解(VMD)和小波包变换(WPT)相结合... 详细信息

压水反应堆主冷却剂系统中松动部件的在线监测对核电厂的安全运行至关重要,但监测信号往往会受到流致振动和其他设备运行而产生的强背景噪声的干扰。为增强信号的冲击特征,本文提出了一种基于变分模态分解(VMD)和小波包变换(WPT)相结合的信噪分离和特征提取方法。首先,采用VMD算法将含噪声的冲击信号分解成不同频率成分的本征模态函数(IMF),并基于各模态函数间的相关系数确定分解过程的模态数量;然后,利用峭度和相关系数构建加权峭度指标,并依据加权峭度指标选取IMF,重构冲击分量较强的新信号;最后,利用WPT算法进一步对新信号进行去噪处理。采用所提出的算法对仿真模拟和冲击实验获取的信号进行特征提取,均成功分离出冲击分量,验证了该方法的有效性。

关键词：松动部件变分模态分解小波包变换信噪分离特征提取

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基于扩展有限元法的传热管贯穿裂纹应力强度因子计算

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应用科技 2024年第4期51卷 30-35,121页

作者：张津铭夏虹姜莹莹哈尔滨工程大学核安全与先进核能技术工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001

蒸汽发生器作为压水堆的重要压力边界,其传热管是否破损直接关系到反应堆的运行安全。为解决蒸汽发生器中传热管疲劳裂纹扩展数字孪生中裂纹长度的预测问题,本文通过ABAQUS软件,对已存在贯穿裂纹的传热管进行建模,比较其自带的围线积分... 详细信息

蒸汽发生器作为压水堆的重要压力边界,其传热管是否破损直接关系到反应堆的运行安全。为解决蒸汽发生器中传热管疲劳裂纹扩展数字孪生中裂纹长度的预测问题,本文通过ABAQUS软件,对已存在贯穿裂纹的传热管进行建模,比较其自带的围线积分法和扩展有限元法(extended finite element method,XFEM)计算应力强度因子(stress intensity factor,SIF)的准确性。在裂纹尺寸a/W>0.5时,XFEM与公式解结果相差较小。因此,采用XFEM计算其在不同应力下的应力强度因子,发现随着裂纹尺寸、载荷的增大,应力强度因子也随着增大,应力值与应力强度因子成正比关系。

关键词：蒸汽发生器传热管贯穿裂纹围线积分法扩展有限元法 ABAQUS 应力强度因子裂纹扩展

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