序言：人工自愈赋能机器自主健康

<正>18世纪60年代,发端于英国的第一次工业革命开创了以机器代替手工劳动的时代。然而,机器是双刃剑,可以为人类带来福祉,也可能导致灾难。从1781年瓦特发明蒸汽机调速系统至今,仅有200多年历史,人与故障作斗争主要是靠“治愈”,即机器出了故障要停机由人来检修。     

人工自愈概论

论述了仿生机械学研究的新领域——人工自愈原理:借鉴中华传统医学"自主调理是治疗学的第一原理",将人和动物的自愈机制赋予机器,使机器储存、补充和调动自愈力以维持机体健康状态.人工自愈技术包含自修复、代偿、自防护和自愈调控技术.人工智能模仿人脑的意识思维控制行为实现自动化,可使机器更聪明;人工自愈可模仿人体无意识思维的自愈...     

高速透平机械轴位移故障自愈调控系统研究

在机器故障停机前能做些什么?机器故障可否在运行中自行消除?本文对轴位移故障自愈调控系统做了研究。这套系统是通过调整平衡盘两侧的压力差来调整高速透平机械转子的残余轴向力。首先总结了轴位移故障的特征和导致故障的直接原因,将它们和可倾瓦止推轴承的性能相结合,组成一故障诊断专家系统。接着,通过在线实时检测机器的轴位移、轴向力以及轴承温度,由专家系统决定是否需要故障自愈调控系统。最后介绍了关于该自愈调控系统的试验设备。     

离心压缩机轴位移故障自愈调控系统试验研究

通过总结轴位移故障的特征,分析研究可倾瓦推力轴承的力学性能,提出一种在线预测和诊断轴位移故障的方法,通过试验实现轴位移故障自愈。离心压缩机的轴位移故障大多带有突发的特点,这种突发是由于推力盘和轴瓦之间的油膜破裂导致的。这种破裂可能是润滑油油质变差或者油压降低导致油膜承压能力严重降低,达到一定门槛值后,油膜破裂;也可能是离心压缩机在工艺工况波动时,转子轴向力增大超过了油膜的承载能力,从而导致油膜破裂。不管哪种故障都会导致轴瓦的严重磨损,压缩机紧急停车。通过在线的检测推力轴承的油膜刚度,区分导致轴位移增加是否由轴向力引起,并且引入轴位移故障自愈调控机制,以轴位移为控制参量,实时调控转子的残余轴向力,保证推力轴承的最小油膜厚度。试验研究表明,该机制能够有效的实现离心压缩机轴位移故障的自愈。     

离心压缩机轴位移故障自愈调控系统仿真研究

通过模拟仿真的方法,研究了离心压缩机轴位移故障自愈调控系统的稳定性和实时性.针对轴位移故障自愈调控试验装置,利用Labview虚拟仪器平台,分别采用布尔控制器、PID控制器和模糊PID控制器来调整平衡盘两侧压差,研究它们调节转子轴向推力的能力.研究结果表明,通过改变平衡盘两侧的压差来控制轴向力,便可将轴位移控制在安全范围内;而模糊PID控制方案具有较强的适应性和耐用性,可以较好的满足自愈调控系统稳定性和实时性的要求.     

基于惯容的浮筏隔振系统人工自愈技术研究

传统浮筏隔振系统为双层“质量-弹簧-阻尼”机械系统。基于机电相似理论,质量与一端接地电容对应,而惯容是与电容完全对应的双端机械元件。将惯容引入浮筏隔振系统,使浮筏动力学模型中双层质量间可产生可变惯性耦合,从而极大影响系统固有频率与隔振性能。浮筏的退化或异动会改变系统固有频率和力传递率。惯容惯质系数的增加会使浮筏固有频率降低并影响力传递率。将人工自愈的思想引入浮筏隔振系统,根据系统固有频率的监测结果来调节惯容惯质系数,将系统固有频率自主调整恢复至合适固有频率,即为基于惯容的浮筏隔振系统人工自愈技术。为验证该技术原理,搭建浮筏隔振系统实验平台,进行简谐激励扫频试验。试验结果验证基于惯容的浮筏隔振系统人工自愈技术的可行性。     

高速不平衡振动压液式轴内装自愈调控系统

高速智能装备如何少故障或者无故障长周期运行受到国内外学者的广泛关注,而不平衡振动是其典型故障之一,目前尚缺少有效地在线抑制措施。介绍一种可集成安装在转轴内部的新型压液式不平衡振动自愈调控系统,基于压缩空气驱动平衡液体转移的基本原理,可通过在线调整执行器自身质量分布,实时抑制高速装备的不平衡振动,进而提高其运行安全性和可靠性。定量分析平衡执行器的平衡速度和平衡精度等性能参数,并通过在模拟试验台上验证该系统的有效性。试验结果表明,所述压液式自愈调控系统在多个转速下均可将试验台的不平衡振动有效抑制在0.4 μm以下,振动降幅均在80%以上,最高试验转速达15 600 r/min。为后续高速不平衡振动自愈调控系统的实际工业应用奠定了技术基础。     

旋转机械不平衡振动自愈调控原理与方法

针对旋转机械不平衡振动故障,搭建基于电磁驱动式自动平衡的不平衡故障模拟试验台,研究电磁驱动式自动平衡装置实现稳定的配重块自锁、配重块驱动原理及设计方法,根据设计条件分析控制极限影响因素,计算自动平衡系统的最大平衡能力、最小平衡能力和平衡精度.依此设计出一套可稳定工作的电磁驱动式自动平衡装置.通过建立不平衡振动故障转子诊...     

旋转机械气压液体式不平衡振动故障靶向自愈调控系统

质量不平衡是旋转机械最常见的故障之一。为了使转子在运行过程中可以自行消除不平衡振动故障,利用气压液体式自动平衡装置构建靶向自愈调控系统,运行中实时监测诊断转子的振动故障,快速准确地计算转子不平衡量,并进行智能决策,有确定目标地向相应储液腔中注入压缩空气,驱动储液腔中的液体进行定向转移,进而改变和转子同步旋转的平衡盘的质量分布,产生旋转离心自愈力来抵消转子的不平衡故障力,使转子不平衡故障在线自愈。针对旋转机械对平衡盘安装位置的不同要求,介绍轴间和轴端安装两种结构,并分别搭建立式和卧式转子试验台,进行在线自动平衡性能试验。结果表明,两种平衡结构均可在15 s内快速降低转子的振动幅值,降幅均在90%以上。     

气压液式自愈调控系统性能分析与试验研究

针对质量不平衡引起机组振动超标,严重影响设备的安全稳定运行的问题,设计了一种气压液式自愈调控系统,能够实时在线抑制转子的不平衡振动,执行器的设计核心在于利用压缩气体驱动平衡液实现质量转移,所以气体驱动力的计算尤为重要。通过综合考虑离心力条件、液体流速条件、连通管中心点条件,计算储液腔内不同液体量对应的理论最小气体驱动力,通过与两种气体驱动力工况下的液体转移试验数据进行综合分析得到执行器的实际最小驱动力,并通过试验验证了自愈调控系统的有效性。自愈调控系统实现将待平衡转子的不平衡振动从13μm降至2.1μm,振幅降低比例达到80%以上。     

旋转机械不平衡故障自愈调控方法研究

针对旋转机械运行过程中产生不平衡振动问题,研究了其自愈调控方法。以实际一台风机为例,分析了其不平衡产生的原因,提出了利用在线自动平衡系统对其不平衡振动进行消除。最后在实验转子和实际风机转子上对该自动平衡系统的平衡性能进行实验验证。     

往复压缩机气量调节控制失稳自愈调控方法研究

针对往复压缩机无级气量调节常见的调控失稳故障,构建包含压缩机、管道、缓冲罐、执行机构等部件的无级气量调节多系统耦合控制模型,仿真往复压缩机无级气量调节动态特性。以控制系统输出的脉宽调制控制信号作为输入,以压缩机各级排气压力作为输出,研究执行机构动态响应和控制系统调控参数对气量调节结果影响的规律;进一步针对执行机构性能参数变化导致气量调节控制失稳的问题,利用BP神经网络构建多参数负荷动态反馈模型实现调控失稳故障诊断和故障类型识别。基于故障异常类型识别结果提出一种调控参数自适应优化补偿的自愈调控方法。试验结果表明,提出的自愈调控方法可在失稳故障发生后主动施加调控参数补偿量,使得气量调节系统恢复到正常状态,实现故障在线自愈。     

机器自动灯检与人工灯检的比较

从人工灯检所产生问题的提出入手,简介了安瓿自动灯检机,着重对机器自动灯检与人工灯检进行了全面比较,得出机器自动灯检优于人工灯检的结论。     

机器视觉测试系统

介绍了机器视觉测试系统的组成、分类及工作原理 ,列举了机器视觉测试系统在工业在线检测生产中的一些应用实例 ,阐明了机器视觉测试系统在现代工业自动化生产中应用的重要性     

配网调度自动化自愈系统的设计与实现

针对配网调度现状进行相应需求分析并提出配置方案,着重研究和设计了配网自愈系统。使用配网自愈系统可以减少故障处理时调度员等候操作人员到达现场浪费的时间,由主站控制分段开关及环网联络开关,实现故障上、下游恢复供电,最终达到快速、准确处理故障,减少用户故障停电时间,提高线路供电可靠性的目的。     

自动装配的传送系统与机器结构

在自动装配工作中,要用各种传送系统将零件随行夹具从一工位送到下一工位。装配机可设计成各种不同的形状和结构。工件或部件应如何传送,机床和工位应采用什么样的结构,均与装配工作的许多因素有关。本文评述了这些因素,以确定这些因素对最佳装配过程的影响。     

机器视觉跟踪系统开发

研究视觉跟踪系统,以三轴运动控制机床为研究平台,结合CCD相机、运动控制卡等硬件,构建了一个工业机器人视觉跟踪系统。通过混合高斯模型进行背景建模以区分动态物体和静态场景以及对动态物体的追踪;通过相机标定、阀值分割、边缘检测、形心标定进行对目标物体的识别和定位;通过上位机控制步进电机向运动控制器发射脉冲以实现三轴平台的运动,控制机械手对动态目标物体进行抓取。     

机器鱼比赛图像处理系统

机器鱼项球比赛要求图像处理系统能够准确地计算出机器鱼和球的位置。文中采用HSV颜色空间模型进行了图像分割,并采用像素分组标记法提取目标的位置。实验表明,采用该方法能够有效地进行目标识别,满足比赛的要求。     

多功能机器润滑油监测系统

对机器设备润滑油的分析和监测当前已成为设备维修和保养的重要的手段,但是,油液监测技术的信息量大,单靠人力来分析和管理油液数据变得越来越困难。为此,美国DMSI公司最近研制成功了一套具有多种分析功能的机器润滑油监测系统LubriScan,能够自动控制每台机器的采样周期和选择适当的测量类型,使用户迅速获得大量有关机器润滑油的信息。     

机器的气动系统理论问题

文章考察了普通机械原理中比较年轻的部分——机器的气动系统理论的现状,指出这门学科领域发展的基本方向和远景。机器的气动系统理论的主要内容就是气压传动的动力学分析和综合,气动控制系统结构的和动力学的分析和综合。