本技術(shù)涉及流體密封，特別涉及一種核主泵機(jī)械密封壽命預(yù)測(cè)方法、裝置、設(shè)備及程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、核電在能源發(fā)展中扮演著重要角色，確保核電站的安全可靠運(yùn)行對(duì)于行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展至關(guān)重要。核主泵在面對(duì)各種復(fù)雜工況時(shí)必須能夠安全可靠地運(yùn)行，以避免泄漏事件的發(fā)生。機(jī)械密封是核主泵的關(guān)鍵部件之一，用于將被密封流體的泄漏率控制在許可范圍內(nèi)。目前，在核電廠的運(yùn)行維護(hù)中，普遍采用平均使用壽命定期地對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查和維修，但是不合理的維護(hù)周期容易帶來(lái)設(shè)備維修不足和維修過剩的問題，這極大地增加了運(yùn)營(yíng)成本。

2、因此，有必要對(duì)核主泵機(jī)械密封裝置開展其剩余使用壽命的研究，以便提前發(fā)現(xiàn)潛在故障，并采取相應(yīng)的維護(hù)措施，最大限度地延長(zhǎng)機(jī)械密封的壽命。目前在機(jī)械密封的壽命預(yù)測(cè)領(lǐng)域，研究較多的是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)方法，這類方法無(wú)需考慮系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)，而是依靠對(duì)數(shù)據(jù)信息的分析和深度挖掘來(lái)建立模型，其模型的準(zhǔn)確性依賴于數(shù)據(jù)的質(zhì)量。早在多年前，有專家利用機(jī)械密封端面溫度和泄漏量來(lái)訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)而預(yù)測(cè)剩余壽命，或者基于聲發(fā)射技術(shù)通過實(shí)驗(yàn)采集多組全壽命數(shù)據(jù)并進(jìn)行特征降噪和提取，最后結(jié)合svr訓(xùn)練得到退化模型，通過利用qpso算法來(lái)優(yōu)化svr壽命預(yù)測(cè)模型參數(shù)，提高模型預(yù)測(cè)的精確度，或通過用聲發(fā)射信號(hào)特征的累積分布函數(shù)cdf來(lái)表示密封件退化過程，并使用cnn模型來(lái)估計(jì)rul。或者采用聲發(fā)射方法監(jiān)測(cè)機(jī)械密封端面開啟時(shí)間、膜厚等參數(shù),提出灰色粒子濾波法來(lái)預(yù)測(cè)剩余壽命?；蛘咭悦芊舛嗣婺p量為研究對(duì)象，基于gamma過程描述其磨損退化過程，預(yù)測(cè)出其在不同失效閾值下的可靠度及可靠壽命。

3、然而，以上純數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法雖然能夠在特定工況下取得良好效果，但機(jī)械密封的工況復(fù)雜，需要大量且完整的數(shù)據(jù)才能實(shí)現(xiàn)模型的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。盡管加速退化試驗(yàn)可以在一定程度上解決數(shù)據(jù)不足的問題，但它無(wú)法從根本上挖掘密封退化過程中包含的完整特征信息，其在物理可解釋性方面存在限制。并且大多數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型是通過優(yōu)化算法尋最優(yōu)參來(lái)提高預(yù)測(cè)模型精度，沒有考慮到模型參數(shù)與系統(tǒng)物理特性之間的直接關(guān)聯(lián)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種核主泵機(jī)械密封壽命預(yù)測(cè)方法、裝置、設(shè)備及程序產(chǎn)品，以解決由于核主泵設(shè)備成本過高，導(dǎo)致設(shè)備少、故障少，數(shù)據(jù)樣本不足以保證壽命預(yù)測(cè)模型的高精度，并且機(jī)械密封工況條件復(fù)雜，導(dǎo)致純數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法難以捕捉到機(jī)械密封的狀態(tài)退化趨勢(shì)等問題。

2、本技術(shù)第一方面實(shí)施例提供一種核主泵機(jī)械密封壽命預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：監(jiān)測(cè)待預(yù)測(cè)核主泵在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的機(jī)械密封入口壓力的壓力均值和壓力標(biāo)準(zhǔn)差；將所述機(jī)械密封入口壓力的壓力均值和壓力標(biāo)準(zhǔn)差輸入至所述待預(yù)測(cè)核主泵的壽命預(yù)測(cè)模型，得到所述待預(yù)測(cè)核主泵的退化狀態(tài)和當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值，其中，所述壽命預(yù)測(cè)模型由利用多個(gè)目標(biāo)核主泵的歷史退化狀態(tài)數(shù)據(jù)訓(xùn)練預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到初始?jí)勖A(yù)測(cè)模型，并利用預(yù)設(shè)的損失函數(shù)約束所述初始?jí)勖A(yù)測(cè)模型后得到，其中，所述預(yù)設(shè)的損失函數(shù)中引入密封入口壓力波動(dòng)性。

3、可選地，在得到所述待預(yù)測(cè)核主泵的退化狀態(tài)和當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值時(shí)，包括：判斷所述當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值是否大于所述待預(yù)測(cè)核主泵的真實(shí)性能值；若所述當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值大于所述待預(yù)測(cè)核主泵的真實(shí)性能值，則利用所述預(yù)設(shè)的損失函數(shù)對(duì)所述壽命預(yù)測(cè)模型進(jìn)行修正直至所述當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值小于或等于所述待預(yù)測(cè)核主泵的真實(shí)性能值，得到修正后的壽命預(yù)測(cè)模型，以根據(jù)所述修正后的壽命預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)所述待預(yù)測(cè)核主泵的當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值。

4、可選地，所述預(yù)設(shè)的損失函數(shù)為：

5、；

6、

7、其中，為訓(xùn)練過程中性能預(yù)測(cè)值和真實(shí)性能值之間的均方根誤差，為損失函數(shù)，為均方根誤差，為懲罰項(xiàng)，為壓力標(biāo)準(zhǔn)差，為性能預(yù)測(cè)值高于真實(shí)性能值時(shí)的誤差，為懲罰因子。

8、可選地，在得到所述待預(yù)測(cè)核主泵的退化狀態(tài)和當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值之后，包括：判斷所述當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值是否小于或等于預(yù)設(shè)閾值，或基于所述待預(yù)測(cè)核主泵的退化狀態(tài)判斷所述機(jī)械密封的健康狀況是否低于預(yù)設(shè)的健康標(biāo)準(zhǔn)；若所述當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值小于或等于所述預(yù)設(shè)閾值，或所述機(jī)械密封的健康狀況低于所述預(yù)設(shè)的健康標(biāo)準(zhǔn)，則觸發(fā)壽命預(yù)警信號(hào)，并將所述壽命預(yù)警信號(hào)發(fā)送至預(yù)設(shè)終端。

9、本技術(shù)第二方面實(shí)施例提供一種核主泵機(jī)械密封壽命預(yù)測(cè)裝置，包括：監(jiān)測(cè)模塊，用于監(jiān)測(cè)待預(yù)測(cè)核主泵在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的機(jī)械密封入口壓力的壓力均值和壓力標(biāo)準(zhǔn)差；預(yù)測(cè)模塊，用于將所述機(jī)械密封入口壓力的壓力均值和壓力標(biāo)準(zhǔn)差輸入至所述待預(yù)測(cè)核主泵的壽命預(yù)測(cè)模型，得到所述待預(yù)測(cè)核主泵的退化狀態(tài)和當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值，其中，所述壽命預(yù)測(cè)模型由利用多個(gè)目標(biāo)核主泵的歷史退化狀態(tài)數(shù)據(jù)訓(xùn)練預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到初始?jí)勖A(yù)測(cè)模型，并利用預(yù)設(shè)的損失函數(shù)約束所述初始?jí)勖A(yù)測(cè)模型后得到，其中，所述預(yù)設(shè)的損失函數(shù)中引入密封入口壓力波動(dòng)性。

10、可選地，在得到所述待預(yù)測(cè)核主泵的退化狀態(tài)和當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值時(shí)，所述預(yù)測(cè)模塊，還用于：判斷所述當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值是否大于所述待預(yù)測(cè)核主泵的真實(shí)性能值；若所述當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值大于所述待預(yù)測(cè)核主泵的真實(shí)性能值，則利用所述預(yù)設(shè)的損失函數(shù)對(duì)所述壽命預(yù)測(cè)模型進(jìn)行修正直至所述當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值小于或等于所述待預(yù)測(cè)核主泵的真實(shí)性能值，得到修正后的壽命預(yù)測(cè)模型，以根據(jù)所述修正后的壽命預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)所述待預(yù)測(cè)核主泵的當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值。

11、可選地，所述預(yù)設(shè)的損失函數(shù)為：

12、；

13、

14、其中，為訓(xùn)練過程中性能預(yù)測(cè)值和真實(shí)性能值之間的均方根誤差，為損失函數(shù)，為均方根誤差，為懲罰項(xiàng)，為壓力標(biāo)準(zhǔn)差，為性能預(yù)測(cè)值高于真實(shí)性能值時(shí)的誤差，為懲罰因子。

15、可選地，在得到所述待預(yù)測(cè)核主泵的退化狀態(tài)和當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值后，所述預(yù)測(cè)模塊，還用于：判斷所述當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值是否小于或等于預(yù)設(shè)閾值，或基于所述待預(yù)測(cè)核主泵的退化狀態(tài)判斷所述機(jī)械密封的健康狀況是否低于預(yù)設(shè)的健康標(biāo)準(zhǔn)；若所述當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值小于或等于所述預(yù)設(shè)閾值，或所述機(jī)械密封的健康狀況低于所述預(yù)設(shè)的健康標(biāo)準(zhǔn)，則觸發(fā)壽命預(yù)警信號(hào)，并將所述壽命預(yù)警信號(hào)發(fā)送至預(yù)設(shè)終端。

16、本技術(shù)第三方面實(shí)施例提供一種電子設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序，以實(shí)現(xiàn)如上述實(shí)施例所述的核主泵機(jī)械密封壽命預(yù)測(cè)方法。

17、本技術(shù)第四方面實(shí)施例提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行，以用于實(shí)現(xiàn)如上述實(shí)施例所述的核主泵機(jī)械密封壽命預(yù)測(cè)方法。

18、上述實(shí)施方式中，監(jiān)測(cè)待預(yù)測(cè)核主泵在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的機(jī)械密封入口壓力的壓力均值和壓力標(biāo)準(zhǔn)差，將待預(yù)測(cè)核主泵在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的機(jī)械密封入口壓力的壓力均值和壓力標(biāo)準(zhǔn)差輸入至待預(yù)測(cè)核主泵的壽命預(yù)測(cè)模型，得到待預(yù)測(cè)核主泵的退化狀態(tài)和當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值，其中，壽命預(yù)測(cè)模型由利用多個(gè)目標(biāo)核主泵的歷史退化狀態(tài)數(shù)據(jù)訓(xùn)練預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到初始?jí)勖A(yù)測(cè)模型，并利用預(yù)設(shè)的損失函數(shù)約束初始?jí)勖A(yù)測(cè)模型后得到。由此，解決了由于核主泵設(shè)備成本過高，導(dǎo)致設(shè)備少、故障少，數(shù)據(jù)樣本不足以保證壽命預(yù)測(cè)模型的高精度，并且機(jī)械密封工況條件復(fù)雜，導(dǎo)致純數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法難以捕捉到機(jī)械密封的狀態(tài)退化趨勢(shì)等問題，能夠更準(zhǔn)確地構(gòu)建機(jī)械密封在實(shí)際運(yùn)行中的退化過程，提高壽命預(yù)測(cè)模型結(jié)果的準(zhǔn)確性，通過準(zhǔn)確預(yù)測(cè)機(jī)械密封的當(dāng)前壽命預(yù)測(cè)值，能夠提前發(fā)現(xiàn)潛在故障，并采取相應(yīng)的維護(hù)措施，有助于避免意外停機(jī)和設(shè)備損壞，提高待預(yù)測(cè)核主泵的安全可靠運(yùn)行，進(jìn)而促進(jìn)核電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

19、本技術(shù)附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本技術(shù)的實(shí)踐了解到。