多传感器数据下基于MFDFA-BP的离心泵空化致振故障分析EI北大核心CSCD

针对单传感器所测数据存在的不全面性及离心泵故障信号的非线性非平稳性等问题,提出多传感器数据下基于多重分形去趋势波动分析法(multi-fractal detrended fluctuation analysis,MFDFA)与BP(back propagation,BP)神经网络的离心泵空化致振故障分析方法。采用MFDFA法对离心泵5种不同工况下的8类实测信号进行分析,提取多重分形谱特征参数Δf、α_(0)、Δα、α_(min)及α_(max)作为故障特征向量,并结合BP神经网络进行单传感器信号故障诊断,优选识别率较佳的信号拼接构成多传感器特征向量,进而开展多传感器离心泵空化致振故障研究。结果表明:MFDFA法提取的多重分形谱特征参数能准确反映泵的运行状态,其中Δf、Δα以及α_(max)等参数对故障分类效果更好;泵振动、扭矩及电机振动等信号对故障本质的反映更准确;在此基础上形成的多传感器故障诊断模型准确率比单传感器提升了13%以上,为离心泵不同程度空化故障的状态识别提供了一种新的方法。     

MoO3纳米纤维TEM图像的多重分形谱

用多重分形方法研究了透射电镜(TEM)观察到的α-MoO3纳米纤维的形貌.TEM观察表明,样品中纳米纤维的分布和均匀程度都随着HNO3浓度的增加而增大,形貌由纤维状向带状过渡.多重分形谱的分析显示,随着HNO3浓度的增加,Δf从0.4345增大到2.4530,样品中纳米纤维的最大概率分布的数目多于最小概率分布的数目,说明纳米纤维数目和宽度均增加;分形谱宽Δα愈来愈小,表明纳米纤维的分布愈来愈均匀.因此,多重分形谱可以很久地表征α-MoO3纳米纤维的分布特性.     

镁合金腐蚀及其腐蚀形貌分形

分形维数能有效表征材料腐蚀程度,但目前未见用分形表征镁合金腐蚀的报道。主要介绍AZ31及AZ91D镁合金在不同时间腐蚀条件下腐蚀形态特征的变化,通过引入多重分形理论来描述镁合金表面腐蚀坑形态的分布。通过研究发现:镁合金在适当腐蚀时间内,腐蚀表面具有明显多重分形的特征,D(0)、D(1)、D(1)/D(0)、Δα和Δf等特征值反映了腐蚀坑分布的非均匀质特征;AZ31镁合金的腐蚀速率较快,腐蚀时间过长,其表面几乎全部腐蚀,很难表现出多重分形特征;AZ91D镁合金的多重分形中特征值D(1)和Δα、D(1)和Δf、D(1)/D(0)和Δα、D(1)/D(0)和Δf都具有线性关系。     

离心式压缩机喘振原因及其预防对策

离心压缩机是用高于0.015兆帕的排气来输送空气和其他各种混合气体的径流压缩机,这些空气、工艺气体和混合气体沿着规定的径向流动。喘振是离心式压缩机在流量减少到一定程度时所发生的一种非正常情况下的振动。当离心压缩机系统内的压力过高或者流量吸入不够等都会引发喘振现象,喘振对离心压缩机有着极大的危害,会破坏工艺系统的稳定性运行,烧毁轴承,缩短压缩机的使用寿命。我们可以通过采用固定极限流量的防喘振系统或者在压缩机的出口管线上设置防喘振控制阀等方法防止离心压缩机产生喘振。本文主要分析了离心式压缩机发生喘振的原因和危害,探讨了针对离心式压缩机发生喘振的预防对策。     

Weierstrass-Mandelbrot分形曲面的多重分形谱

构造了不同分形维数的Weierstrass-Mandelbrot(W-M)分形曲面,采用多重分形方法研究了W-M曲面表面高度的分布特征.结果表明,随着曲面分形维数的增加,多重分形谱的谱宽△α从0.082增大到0.215,说明曲面的起伏、粗糙程度随分形维数的增加不断增大,与方均根rms粗糙度σ的计算结果一致.分形谱的△f均＞0,表明曲面上高度最大处数目多于高度最小处数目,曲面的峰位处比较平缓、圆润.     

拉杆转子装配振动检测分形研究

针对单个螺栓预紧变化对篦齿盘振型无影响、通过统计分析振动响应信号时频域特征亦不能有效判断拉杆转子装配状态问题,提出利用分形理论分析拉杆转子装配振动检测信号新方法。通过拉杆转子装配振动检测试验获取振动响应信号,运用分形理论分析试验结果,分别计算三种螺栓预紧状态下矩形盒维数及多重分形谱参数,利用多重分形谱参数为支持向量机特征向量对拉杆转子装配状态进行模式识别。结果表明,拉杆转子螺栓松动时,振动响应信号的盒维数会相应增加,盒维数大于1.25时转子装配不合格。结合支持向量机用多重分形谱参数预测装配状态分类结果正确率达93.700 8%。     

Au-MgF2复合纳米颗粒薄膜的多重分形研究

用透射电镜(TEM)测定了采用射频磁控共溅射法制备的金属体积分数在6.0%～62.6%之间的Au-MgF2复合纳米颗粒薄膜的形貌,用多重分形谱描述了不同体积分数薄膜中Au颗粒的空间分布均匀性及其尺寸分布.结果表明:随着Au体积分数的增大,多重分形谱的宽度Δα先增大后减小,说明薄膜中Au颗粒的空间分布不均匀性先增加后减小.当Au体积分数达到某一临界值(在26.5%至38.2%之间)时,Δf从小于零向大于零发生转变,此时薄膜中Au颗粒的尺寸分布,由较大程度上取决于体积最小Au颗粒,向较大程度上取决于体积最大Au颗粒过渡.     

Au-MgF2复合薄膜非规则微结构的多重分形表征

研究不同体积分数Au-MgF2复合薄膜的非规则微结构,采用局部消除异常法获得薄膜的多重分形谱,结果显示:随着Au体积分数的增加,表征薄膜分布不均匀性的分形谱宽△α从1.4845减小到0.1308,表明薄膜中Au颗粒的分布越来越均匀.当Au体积分数6.0%和13.8%时,△f为负值,而当Au体积分数为38.2%和62.6%时,△f为正值,说明随着体积分数的增加,薄膜中Au颗粒的尺寸分布由小尺寸Au颗粒为主导分布,向大尺寸Au颗粒为主导分布的过渡.     

光学表面粗糙状态分形研究

将分形法引入光学表面粗糙度评价体系中,以克服常用表面粗糙度评价参数(如Ra、Rq、PSD)随取样点位置、取样长度而变化的弊端.用原子力显微镜(AFM)对样片表面进行测量,计算测量值的配分函数和多重分形谱.计算结果表明:不同样品在同样取样范围内多重分形谱显著不同,同一样品在不同取样范围内配分函数曲线有区别,但多重分形谱却非常相似.对分形计算结果与表面粗糙状态之间的内在联系进行了分析,提出用多重分形谱宽把分形计算结果量化,以客观、唯一地表示被测表面粗糙状态.     

基于多重分形理论与神经网络的齿轮故障诊断

针对齿轮故障振动信号具有多重分形特征,提出多重分形与神经网络相结合的机械故障诊断方法。采用多重分形理论计算出振动时间序列的多分形谱f(α)和广义分形维数D(q),并将多分形谱能和广义分形维数谱能作为特征量,构成二维特征向量。将该特征向量作为概率神经网络的输入参量,对采自齿轮故障台的振动信号进行故障分类。作为对比,将关联维数作为特征量输入同样参数的概率神经网络并进行故障识别,结果表明,所提出的方法具有更高的识别率。     

MVR系统中离心式蒸汽压缩机与蒸发器的匹配特性研究

为了保证机械式蒸汽再压缩（mechanical vapor recompression, MVR）系统的运行经济性和稳定性,对MVR系统中离心式蒸汽压缩机与蒸发器的匹配特性进行研究。针对蒸发器换热系数在新投、工作和结垢工况下的变化,提出了蒸发器运行温阻特性线的概念,并将其与离心式蒸汽压缩机的温升特性线叠加,从而开展离心式蒸汽压缩机与蒸发器的匹配分析。通过分析发现,离心式蒸汽压缩机的设计流量偏大或蒸发器的换热面积过小会导致匹配不足,易发生喘振,从而影响MVR系统的运行稳定性。而离心式蒸汽压缩机的设计流量偏小或蒸发器的换热面积过大会导致匹配过度,致使MVR系统的运行经济性差,甚至可能造成MVR系统无法建立热力自循环。结果表明,离心式蒸汽压缩机在MVR系统启动过程中会出现不稳定的喘振现象,可以通过系统参数的临时调节或采取辅助措施来避开不稳定区。设计时应保证离心式蒸汽压缩机的喘振裕度大于20%,蒸发器换热面积的设计裕度为30%;MVR系统运行时实际蒸发温度与设计温度的偏差应控制在±5 ℃以内。研究结果可为MVR系统的设计和调试提供参考。     

离心式空压机防喘振控制策略的研究

压缩空气系统是火力发电机组中非常重要的公用系统,其主要作用是为机组自动控制系统中的气动执行机构、吹扫及冷却系统提供安全可靠的气源。因此,空压机的运行工况直接关系到机组的安全稳定运行。但是,喘振是离心式空压机的固有属性,如何避免离心式空压机在运行过程中发生喘振,使空压机运行在稳定工况区是空压机控制系统需要解决的问题。本文采用OMRONCJ系列PLC控制器,对系统压力和流量采用双PID控制,利用入口门、旁路门“快开慢关”原则,有效的避免了喘振的发生。该控制系统已经在华能国际上安电厂应用,运行结果良好。     

Modelling of the non-reactive deposits impact on centrifugal compressor aerothermo dynamic performance

The centrifugal compressor blockage is considered an important issue in compressor operation and one of the main causes of machine failure. This is normally initiated by the presence of deposits with the process gas yielding to reduce the effective flow area, increase the frictional losses and distort the pressure distribution profile. The influences of flow blockage cover the thermodynamic, aerodynamic and rotordynamic performance parameters of centrifugal compressor as will be investigated further in this study. Accordingly, this paper introduces a novel approach to model the impact of non-reactive deposits flow on the centrifugal compressor aerothermodynamics performance. The developed set of empirical equations in this study provides a new way to derive the equivalent compressor performance map at various degrees of fouling with a consideration of gas properties and stage efficiency variation and without a prior knowledge of the detailed geometrical features. In order to emphasize the validity of the new method, it has been tested with two operating cases and the obtained results were compared with the internal inspection findings from the stage overhauling process. Besides, this approach has been proven to be valid for the modelling of flow blockage effect at the suction side, compressor internals and downstream equipment. Furthermore, a new methodology has been established to assess the possibility of deposits accumulation in the gas path of the compression system based on the operational data of the discharge parameters.     

提高空压机现场压力变送器的可靠性

空气流量为30万m3/h的离心空压机,其出口压力变送器和入口压差变送器因为使用环境温度超极限而发生故障,导致空压机卸载。通过改进空压机现场压力变送器安装位置,降低空压机本体对变送器的热辐射影响,使变送器的使用环境温度满足其极限环境温度要求,以降低空压机现场变送器的故障率,提高变送器的可靠性,确保空压机安全运行。介绍变送器安装位置的改进情况及其效果。     

Numerical simulation of a variable speed refrigeration system

This work presents two numerical models to simulate the transient and steady state behavior of a vapor compression refrigeration system. The condenser and the evaporator were divided into a number of control volumes. Time dependent partial differential equations system was obtained from the mass, energy and momentum balances for each control volume. As the expansion valve and the compressor both have very small thermal inertia, the steady state models were applied for these components. Transient and steady state models numerical predictions were compared and good agreement was found. Further simulations were performed with the objective of verifying the possibility of controlling the refrigeration system and the superheating of the refrigerant in the evaporator outlet by varying the compressor speed and the throttling valve sectional area. The results indicate that the proposed models can be used to formulate an algorithm for controlling a refrigeration system.     

适用于制冷系统动态仿真的全封闭式压缩机准动态模型

制冷系统动态仿真中要求压缩机模型能够适用于吸入制冷剂状态从两相到气相的宽变化范围,并且能够快速地反映其关键的动态特性,为了解决这个问题,提出了可覆盖进口状态从气相到两相制冷剂的准动态压缩机模型。此模型按其热力过程分解为吸入气相或两相制冷剂与腔内制冷剂混合过程的动态模型、壳体换热过程的动态模型和气缸内制冷剂压缩过程的稳态模型。此压缩机模型克服了通常压缩机模型中忽略腔内制冷剂混合过程所导致预测的流量大于实际流量的缺点,以及全部采用动态模型导致计算复杂的问题。通过某压缩机厂生产的全封闭式压缩机的稳态实验数据和模型预测值的比较,结果表明:模型预测的稳定工况时的质量流量和输入功率与实验数据误差小于5%;开机过程质量流量和输入功率与实验测量值趋势一致,误差小于10%。     

神经网络在离心压缩机辐射噪声研究中的应用

采用人工神经网络技术分析了DHP40-4型离心式压缩机辐射噪声声功率级及其噪声频谱分布规律，应用模拟退火算法对压缩机噪声最大值进行了预测，结果表明该型压缩机噪声最大值在2000Hz附近。     

VK-125型空压机进气导叶的控制优化

分析VK-125型离心空压机各级压缩比随环境空气温度变化而变化的规律,指出在夏季调试得到的防喘振控制曲线不一定能适用于压缩机冬季运行工况。为增大空压机冬季的稳定工作区域,对第二级导叶控制增加了一个温差补偿。这种控制优化,也降低了气温偏低时空压机在最低负荷下的运行功耗。     

Kombination von Radial- und Seitenkanalstufen für Turboverdichter

Unsteady gas pressure oscillations occur at impeller outlet and diffuser of radial and side channel compressors, engendered by the blades grid of the impeller. They have effect beyond the limits of inlet and outlet. If a radial stage is coupled to a side channel stage, then the unsteady gas pressure oscillations of the side channel stage have an effect inside the radial stage affecting flow and characteristic curve. Because of that, the radial stages unstable characteristics and the limit of rotating stall can be moved to lower volume flows or completely suppressed by connecting a side channel stage before or behind it. Therefore the permissible range of operation of combined compressor stages can be extended compared with a radial compressor stage. Moving the limit of rotating stall of the radial compressor stage and lower the gas pressure oscillations caused by Rotating Stall as a result of the side channel stages unsteady gas pressure oscillations will be proved experimental. As a criterion for Rotating Stall in radial compressor stages also the proportion between RMS of gas pressure oscillations and the total pressure increase in the radial compressor stage can be used.     

大型离心压缩机喘振工况的快速判断与控制

介绍了大型离心压缩机喘振的危害,详细叙述了机组进入喘振工况的快速判断方法和诱发喘振的因素,最后阐述防止离心压缩机发生喘振的控制措施。