基于数字孪生的转子系统状态在线监控方法研究*

doi:10.16731/j.cnki.1671-3133.2025.02.014

现代制造工程 ›› 2025, Vol. 533 ›› Issue (2): 109-120.doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2025.02.014

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基于数字孪生的转子系统状态在线监控方法研究^*

师素双, 李云风, 黄天一, 孙乐天, 张浩

河北工业大学机械工程学院,天津 300401

收稿日期:2024-07-15 发布日期:2025-02-27
通讯作者: 张浩,博士,教授,主要研究方向为机械摩擦学与故障诊断。E-mail:zhanghao@hebut.edu.cn
作者简介:师素双,硕士研究生,助理研究员,主要研究方向为统计分析。
基金资助:
^*国家自然科学基金项目(51875166);河北省自然科学基金面上项目(E2022202185);河北省高等学校科学技术研究项目(QN2024276)

Research on online monitoring method for rotor system status based on digital twins

SHI Sushuang, LI Yunfeng, HUANG Tianyi, SUN Letian, ZHANG Hao

School of Mechanical Engineering,Hebei University of Technology,Tianjin 300401,China

Received:2024-07-15 Published:2025-02-27

摘要/Abstract

摘要： 转子系统的运行状况是确保设备稳定运行的关键因素。为了在设备运行状态下评估转子系统的运行情况,并在滚动轴承发生故障时判定故障的性质和发生位置,提出了一种基于数字孪生的转子系统状态在线监控系统。首先,根据转子系统的运行特点,提出了转子系统数字孪生框架;随后对转子系统状态监测方法中的关键技术进行分析;最后,以多功能转子试验台作为数字孪生实体,搭建了基于数字孪生的转子系统状态在线监控系统,验证了转子系统数字孪生框架的可行性,并验证了孪生模型的实时性和准确性,为设备故障预测与健康管理提供新思路。

关键词: 数字孪生, 转子系统, 代理模型, 在线监测

Abstract: The operational status of rotor systems is a critical factor in ensuring the stable operation of equipment.To evaluate the operational condition of the rotor system during equipment operation and to determine the nature and location of faults when rolling bearings fail,a rotor system status online monitoring system based on digital twin technology was proposed. Firstly,according to the operational characteristics of the rotor system,a digital twin framework for the rotor system was proposed. Then,the key technologies in the rotor system state monitoring method were analyzed. Finally,using a multifunctional rotor test bench as the digital twin entity,a rotor system status online monitoring system based on digital twin technology was built,verifying the feasibility of the rotor system digital twin framework,as well as the real-time performance and accuracy of the twin model. This provides a new approach for equipment fault prediction and health management.

Key words: digital twin, rotor system, surrogate model, online monitoring

中图分类号:

TP399

师素双, 李云风, 黄天一, 孙乐天, 张浩. 基于数字孪生的转子系统状态在线监控方法研究^*[J]. 现代制造工程, 2025, 533(2): 109-120.

SHI Sushuang, LI Yunfeng, HUANG Tianyi, SUN Letian, ZHANG Hao. Research on online monitoring method for rotor system status based on digital twins[J]. Modern Manufacturing Engineering, 2025, 533(2): 109-120.

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Research on online monitoring method for rotor system status based on digital twins

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