基于Wiener过程的万能式断路器附件剩余寿命预测*

万能式断路器作为一个复杂的机械系统,其操作附件的剩余寿命预测对于维护断路器的可靠性至关重要。为准确掌握操作附件剩余寿命情况,提出了一种基于Wiener过程的万能式断路器操作附件剩余机械寿命预测方法。首先,通过对操作附件动作过程中线圈电流波形的分析选取了动作时间作为性能退化特征量;其次,考虑到断路器操作附件性能退化过程具有线性非单调的特点,采用Wiener过程建立了操作附件的性能退化模型,并利用极大似然估计法对退化模型参数进行估计;然后,基于首达时间的概念建立了剩余寿命预测模型,推导出剩余寿命概率密度函数解析式。最后对安装于万能式断路器上的分励脱扣器和释能电磁铁两种操作附件进行全寿命试验及其剩余寿命预测,预测结果验证了所提方法的有效性。     

万能式断路器故障的判断和检修

本文介绍了万能式断路器故障的查找与判断的步骤和检修方法。     

基于性能退化预测的数控机床预防维修方法

为解决数控机床传统维修方法存在的欠维护或过维护弊端,提出了一种基于系统性能退化预测的预防维修方法,利用统计过程控制技术分析产品质量数据,实现机床工作状态的预测。建立了关键零部件的Wiener退化模型来预测寿命分布,从而可结合剩余寿命和收益确定最优预防维修策略。以某汽车活塞生产线上的数控机床异常数据为例,验证了所提方法的有效性。     

基于卷积变分自编码和多头自注意力机制的断路器剩余机械寿命预测

针对万能式断路器退化过程的不确定性,考虑到振动信号对机械性能退化的完善表征,提出了一种基于卷积变分自编 码(CVAE)和多头自注意力机制(MSA)的断路器分闸机械机构寿命预测方法。 首先依据断路器不同的事件区间提取参数特 征,再通过 CVAE 挖掘信号成分中的深度特征,将参数特征与深度特征融合得到完备退化特征,最后建立 GRU-MSA 的定量寿 命预测模型,引入了多头自注意力机制,在多个不同表征子空间中捕捉信号的不同依赖关系,对重要的时间步赋予更大的权重。 最后利用 3 台试品的振动信号测量数据对所提断路器分闸机械机构寿命预测方法进行测试,结果表明,所提出的方法在 3 个数 据集中寿命预测均方根误差(RMSE)分别为 141. 46、128. 75 和 134. 16,平均绝对误差(MAE)分别为 112. 17、101. 52 和 106. 22, 预测精度高且稳定性好,相对于其他混合预测模型更具优势。     

基于性能退化的智能脱扣器电源模块健康状态预测

一般情况下电子产品在失效前性能已经发生退化,而传统的寿命预测方法没有利用退化信息。以智能脱扣器电源模块为研究对象,分析MOSFET开关周期和电路薄弱环节储能电容退化之间的关联关系,提出将MOSFET开关周期作为电源模块性能退化的特征量,建立以MOSFET开关周期为特征参量的智能脱扣器电源模块性能退化模型;将电源模块划分为健康、注意和危险3种健康状态,确定健康状态转移图和转移时间的计算方法,建立其健康状态评估模型;对电源模块进行温度应力下的加速退化实验,验证性能退化模型和健康状态评估模型,并预测电源模块在40℃工作环境下由健康状态转移至注意状态的平均转移时间为3 906天,转移至危险状态的平均转移时间为9 296天。     

万能式断路器电磁兼容性试验技术研究

基于万能式断路器在低压配电系统中占有重要位置并不断向智能化发展这一背景,为保证该设备在一定的电磁环境下能安全可靠地运行,并使行业相关人员对万能式断路器电磁兼容性试验有更深入和系统的认识,以现行国家标准为依据,对万能式断路器电磁兼容性试验技术进行了系统的分析和研究.研究内容主要包括电磁骚扰和电磁敏感度两类测试,对其试验对象、试验等级、试验端口、试验方法及合格性判据等内容进行了探讨.试验结果表明,获得的大量电磁兼容试验数据能对万能式断路器可能出现的问题进行预估,从而得到了其可能的解决对策,可为万能式断路器用户、制造商和相关的电磁兼容性测试人员提供参考.     

基于电机电流分析的万能式断路器机械故障诊断

电机电流信号常用于分析电动机本身的故障问题,但对其应用于与电机相连机构的故障分析的研究较少。提出一种基于储能电机电流分析的万能式断路器操作机构故障诊断方法。首先采用Hilbert幅值解调法和改进的小波包阈值法相结合获取交流电流信号的包络线,以解决随机噪声干扰造成的所提取包络线粗糙的问题;然后通过包络线提取电流信号的时间量、电流量以及峭度作为不同故障状态电流波形的特征参数;最后融合模糊聚类和量子粒子群优化的相关向量机实现对断路器正常状态、传动齿轮卡涩、储能弹簧卡涩以及脱落的4种状态的辨识。构建了基于电流分析的万能式断路器故障诊断系统,在不同工况下进行了验证,结果表明该方法能有效提取操作机构储能相关部件的故障特征,实现了对操作机构储能相关部件的故障诊断。     

新型非线性退化建模与剩余寿命预测

鉴于数据驱动的寿命预测方法多采用线性退化模型建模,而实际退化数据多呈现为非线性形式,为此,提出一种新型非线性退化模型,利用首达时间原理推导出模型剩余寿命概率密度函数的解析表达式,采用极大似然法估计模型中的未知参数,并用AIC准则检验了模型的准确性。通过仿真数据与激光发生器的性能退化数据对模型进行了验证分析,结果表明了新型非线性退化模型的准确性和实用性。     

基于加速退化数据的航空液压泵剩余寿命预测技术研究

航空液压泵是航空装备的关键件之一。如何很好地预测液压泵的剩余寿命,使得液压泵的有效寿命能够得到更加充分合理地利用,将具有很大的理论价值和经济效益。通过研究某型航空液压泵的失效模式、失效机理和退化参数,确定其加速退化试验方案,建立其加速退化模型,并在此基础上建立了一套基于加速性能退化试验数据的航空液压泵剩余寿命预测方法及步骤,并以该型航空液压泵的加速性能退化试验数据为例对其剩余寿命进行了预测,验证了该方法的正确性和有效性。     

DW45系列智能型万能式低压断路器的选型、设计及使用要点

介绍了国内外万能式低压断路器的概况,论述了DW45系列智能型万能式低压断路器的主要技术性能、指标,并针对该系列断路器选型、设计、使用过程中需注意的几点要点作了阐述。     

塑壳式断路器操作机构的动力学模型及性能分析

针对目前塑壳式断路器操作机构的设计过程中存在性能判定依据单一、专用的操作机构性能分析软件缺乏的问题,分析了断路器操作机构分闸与分断的区别,采用拉格朗日方程建立了断路器操作机构的动力学模型,分析了操作机构的等效转动惯量和广义作用力的确定方法。建立了操作机构设计参数与性能指标之间的映射关系,来支持操作机构的性能指标分析,提出包括动触头—基座角度、手柄弹簧力、弹簧测试角度等的断路器操作机构的动态性能指标体系。基于建立的动力学模型对ADAMS软件进行二次开发,以辅助断路器操作机构的动力学分析,输出速度、位移、力等性能曲线,帮助实现操作机构设计参数的分析优化,并以一款CDM1-100型断路器操作机构的设计为例对所提动力学模型进行了验证。     

基于可拓分析的低压断路器虚拟样机动作特性评价

目前低压断路器的动作特性分析主要考虑合闸/分闸速度和合闸/分闸时间两个因素,没有系统地考虑动作特性的其他内在因素并进行综合评价,针对该问题,建立了断路器动作特性多维分析的过程模型,提出"速度—位移—力"三维度十标度的断路器虚拟样机的动作特性分析评价指标体系。基于该指标体系,研究了基于可拓分析的断路器虚拟样机动作特性的评价方法,该方法的特点是:改进了传统的经典域物元模型,建立了一种断路器动作特性评价的物元模型;设计了断路器动作特性的可拓评价算法,改进了传统的关联函数,使提出的关联函数适用于断路器动作特性评价的特点。以一款CDM1-100型断路器的设计和分析过程为例验证了该评价方法的可行性和有效性。     

基于振动-电流广域特征与软共享机制的断路器多故障诊断

万能式断路器机械结构复杂,其产生的故障具有多源性,对多源故障进行失效溯源分析是十分必要的。 然而,传统的多 任务诊断方法不能很好地处理任务间存在的干扰问题,导致故障识别率降低。 针对此问题,提出一种基于振动-电流广域特征 与软共享机制的多故障诊断方法。 首先利用 TKEO 与 DTM,实现分合闸振动信号片段的精准分割,在此基础上分别融合触头动 作关联振动信号和附件电流信号的广域特征信息合成彩色图像样本以丰富故障表征信息。 然后基于多任务学习的软共享机制 构建多故障诊断模型,并通过自适应加权方法来自动的调整两个任务损失函数的权重比例,消除了任务间的相互干扰,进而提 高了故障诊断的性能。 最后分别从合闸和分闸两个过程进行实例分析,结果表明本文所提方法在两个任务的分类准确率分别 达到了 99. 78% 和 99. 85% ,可以有效地实现万能式断路器多故障诊断。     

A dynamic multi-scale Markov model based methodology for remaining life prediction

The ability to accurately predict the remaining life of partially degraded components is crucial in prognostics. In this paper, a performance degradation index is designed using multi-feature fusion techniques to represent deterioration severities of facilities. Based on this indicator, an improved Markov model is proposed for remaining life prediction. Fuzzy C-Means (FCM) algorithm is employed to perform state division for Markov model in order to avoid the uncertainty of state division caused by the hard division approach. Considering the influence of both historical and real time data, a dynamic prediction method is introduced into Markov model by a weighted coefficient. Multi-scale theory is employed to solve the state division problem of multi-sample prediction. Consequently, a dynamic multi-scale Markov model is constructed. An experiment is designed based on a Bently-RK4 rotor testbed to validate the dynamic multi-scale Markov model, experimental results illustrate the effectiveness of the methodology.     

基于连续小波变换和 MTL-SEResNet 的 断路器故障程度评估

考虑到万能式断路器触头系统机械故障是一个从轻微到重度的演变过程,准确识别其运行状态可以大大提高断路器的可靠性。提出一种单信号输入和多任务输出的MTL-SEResNet网络模型以兼顾故障诊断和程度评估。首先采用连续小波变换对触头系统振动信号进行时频分析,得到相应的二维时频图像;其次将SENet结构引入到改进的ResNet18中,利用多任务学习共享机制构建MTL-SEResNet网络模型;并通过调整故障分类和程度评估两个任务损失函数的权重比例,对模型进行优化;最后,通过模拟的触头系统的故障数据对所提方法进行实验验证。结果表明,模型的性能更佳,类型及程度准确率分别为99.78%和99.36%,可以有效地实现万能式断路器故障程度评估。     

基于逻辑Petri网模型的断路器数字孪生车间系统

针对断路器批量化制造过程中的生产逻辑关系建模与控制问题,提出一种基于逻辑Petri网的断路器数字孪生车间系统建模与控制方法.基于物理车间的构成信息和断路器批量化制造工艺特点,建立了逻辑约束的递进式Petri网,实现了对物理生产过程的精准建模分析.在此基础上,采用模型结构分析、系统协同优化、物理引擎开发等方法,结合逻辑P...     

基于VMD-NARX的MOSFET剩余使用寿命预测方法

金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)剩余使用寿命预测能够防止因器件长时间导通出现性能逐渐退化或失效,但传统预测模型易忽略MOSFET退化参数的非线性细节特征而导致预测精度较差。本文提出一种基于变分模态分解与带外源输入的非线性自回归神经网络的MOSFET剩余使用寿命预测方法。首先采用变分模态分解将退化参数序列分解为多组含有非线性变化信息的特征分量。然后分别利用贝叶斯正则和Levenberg-Marquardt算法对预测网络进行优化。最终集成多组预测分量值获得MOSFET剩余使用寿命预测结果。实验结果表明,本文所提方法的均方根误差小于0.003,平均绝对百分比误差小于5%,均优于对比方法,剩余使用寿命预测平均偏差小于5 min,验证了该方法的有效性.