机械密封的健康评估研究

机械密封端面膜厚状态是表征机械密封健康状况的重要参数,通过评估密封膜厚状态可以有效的延长机械密封的使用寿命,降低机械工作过程中的故障率。为了评估流体动压型机械密封开启过程的健康状态,该研究通过在实验平台上利用声发射和电涡流传感器对其信号进行实时监测并采集信号。将实验采集的信号进行处理,利用KPCA方法降维优化抽取的特征参数,采用DHMM算法建立模型进行训练并测试。结果表明,DHMM模型能够对机械密封的健康状态进行有效的评估。     

基于特征变化率的运行可靠性评估

针对传统的基于概率论与数理统计的可靠性理论无法评估单个或者小样本设备可靠性的问题,在比例故障率模型的基础上,综合利用希尔伯特熵等多维特征,考虑设备退化过程中时间尺度的影响,提出了利用特征变化率作为协变量进行运行可靠性评估的新方法。该方法综合利用旋转机械可靠性的平均效应(历史失效数据)和实时特征(个体特征变化率),实现了单个设备运行可靠性的实时评估,并提供了剩余寿命的有效预测,为基于状态的维护提供技术支撑。采用PRONOSTIA平台轴承实验数据验证该模型,并与原方法对比,证明了模型改进的有效性和合理性。     

基于人机仿真技术的炮手操作姿势多指标量化评估模型

为解决火炮瞄准、装填、维修、行战转换过程中炮手操作姿势的量化评估问题,以人机仿真技术为支撑,立足于多指标维度,自上而下基于应用层、表现层、逻辑层、数据层、知识层构建一种综合评估模型.面向模型中的评估数据分析部分,结合灰色关联分析、理想解相似度顺序偏好、灰色接近关联度与灰色关联聚类算法开发了炮手操作姿势评估数据分析系统DASGOPE 1.0,并以某型牵引榴弹炮瞄准机手轮操作评估为例对模型应用进行探讨.首先建立炮手人体与手轮设计方案的数字化模型;其次仿真炮手操作手轮的动态行为与过程,并引入双手手腕、双肘部、躯干、臂部、膝盖、脚踝8项指标对炮手操作姿势进行评估;最后结合DASGOPE 1.0系统计算与分析评估数据.研究表明,评估模型具有良好的可用性;针对火炮人机操控设备的多组设计方案,通过评估炮手操作方案中对应操作姿势的合理性,实现了最优或优选方案的快速辨别与提取,为后续操控设备的优化提供了指导.     

基于HDP-CHMM的机械设备性能退化评估

针对传统隐马尔可夫模型(hidden Markov model,简称HMM)状态数必须预先设定的不足,提出了一种基于分层狄利克雷过程-连续隐马尔可夫模型(hierarchical Dirichlet process-continuous hidden Markov model,简称HDP-CHMM)的机械设备性能退化评估方法。该方法利用分层狄利克雷模型的分层聚类原理,在狄利克雷过程(Dirichlet process,简称DP)模型的基础上进行扩展,利用多组关联数据实现了模型结构根据观测数据的自适应变化和动态调整,获得设备运行过程中的最优退化状态数,并结合连续隐马尔可夫模型(continuous hidden Markov model,简称CHMM)良好的分析和建模能力,获得设备退化状态转移路径,实现机械设备运行过程中的退化状态识别和性能评估。利用滚动轴承全寿命数据的多组特征值进行了应用研究,并与基于K-S检验算法的机械设备零部件性能退化评估方法进行了比较。结果表明,HDP-CHMM模型可以对轴承实际运行状态转移过程进行建模,有效识别轴承运行中的不同退化状态,为基于状态的设备维修提供了理论指导。     

烟草机械全设备寿命周期监测实践

设备全寿命周期监测系统能够将设备的运行状况通过数据传输的方式送达全寿命周期管理云平台,并对数据进行信号处理和评估,以此来判断设备是否处于正常或非正常状态,可以远程统筹管理设备状态,发现设备早期潜在故障,为设备的长期平稳运行提供了可靠的技术保障。本文主要介绍了烟草机械的在线监测展示平台和云端分析系统。     

现役导管架平台结构监测系统开发与数字孪生技术

目前我国海上有近1/3的导管架平台已超过或即将达到设计寿命,平台结构维护或修复延寿方面的需求比以往任何时候都更为迫切。传统的导管架水下结构损伤检测,测点少、难度大、费用高且无法预测平台结构的状态。开发了南海某导管架平台结构监测系统,该系统主要包括海上风浪的环境监测和平台结构振动、应变的响应监测。根据监测数据提出了基于双重有限元模型修正的现役导管架平台结构数字孪生,通过数字孪生技术修改平台结构安全评估及寿命预测模型,掌握海上导管架平台结构在整个服役周期内的结构行为,科学预测、预防性维护,以延长平台寿命。     

产品全生命周期结构模型研究

针对目前产品结构模型存在的表达产品信息不全面、不深入和信息一致性差的问题,在分析现有产品结构模型的内涵基础上,提出了产品全生命周期结构模型的概念和构建方法。分析了结构子树的节点和它们之间的关系,给出了节点操作和节点属性操作的方法与结构子树转换的通用操作步骤,使用扩展的IDEF5图形化建模语言,描述了复制节点、增节点和删节点操作,以及属性赋值、增属性和删属性操作等6种基本操作,论述了不同结构子树间转换的规则。最后,通过实例阐明了从产品需求结构子树到整个产品全生命周期结构模型的构建过程。     

基于虚拟仪器的远程设备诊断与交互式维护

介绍了基于Web的设备监测与维护系统,该系统可以远程采集与监测设备的状况,当设备故障发生时,系统会自动触发报警。通过采用软件虚拟仪器,可以节省昂贵的硬件仪器,使得虚拟仪器软件的维护和扩展相对容易。借助交互式诊断平台,可以共享诊断经验,以便及时向设备操作人员提出建议,大大提高了设备故障诊断与预测的可靠性。     

基于贝叶斯概率评估的设备可靠性分析方法研究

可靠性模型的建立对设备可靠性评估分析具有重要意义。复杂系统的设备故障数据体量大,故障分析过程复杂且工作量大,可靠性随机模型难以确定。为提升评估效率,快速确定可靠性模型,采用Bayes概率评估方法对设备的故障时间进行了模型检验,利用蒙特卡罗抽样,以及概率分布表达不确定性的贝叶斯推断框架的优势,构建了随机模型校验方法。依托Open BUGS软件工具,主要通过计算各模型的贝叶斯P值和贝叶斯信息准则（BIC）来检验出最佳的随机模型、求解模型并快速计算该设备的实时可靠度。通过应用实例分析了某系列设备延续性设备的随机模型特性,归类了延续性设备的随机模型和寿命分布参数取值范围,在后续的系列设备可靠性分析中可优先采用该随机模型,提高设备可靠性分析的效率和准确性。     

关于大型旋转设备故障诊断系统的探讨

提出了大型旋转设备智能监测预知维修系统的整体解决方案,主要研究内容包括智能监测、数据分析和故障诊断的结构设计、软件编程。通过传感器技术、数据采集、信号处理和故障诊断等先进技术对某大型机组的运行状态进行智能监测,并对巡检结果进行数据分析,通过查看不同测点、不同时刻的波形图、频谱图、包络谱图等,以及不同时间段的历史趋势,并能进行初步故障诊断,达到重点设备安全检测的目的,为设备的维修保养提供有力的支持平台。     

智能电网设备监控运行大数据平台总体设计

为了应对智能电网电力设备数量多、分布广而带来的设备运行维护监管难度大的问题,基于物联网、云计算和智能终端等新技术的应用,结合电力设备运行管控的基本特征,应用大数据分析处理技术设计了一种智能电网设备监控运行大数据平台,并在某省级电网的电力设备监控管理中进行了示范应用。实际应用结果表明,智能电网设备监控运行大数据平台实现了电力设备监管、运行数据采集、故障预警和故障诊断的自动化和智能化,能够有效解决电力设备运维安全问题,提高电力设备的安全管理水平。     

面向异构电力设备状态监测的低功耗OPC UA协议转换最小系统

电力系统中不同厂家的现场设备接口各异,使得实际使用中现场设备很难被集成,形成一个信息孤岛。面向电力设备运行状态监测需求,结合当前电力装备普遍采用的Modbus RTU协议和各类PLC协议等为主要现场数据采集接口的现状,进行现有接口协议的OPC UA转换单元设计,研制异构电力设备OPC UA协议转换的嵌入式最小系统硬件平台,建立基于OPC UA协议标准化的统一输出接口。该硬件平台利用软件配置的方式实现现场数据采集智能设备统一接入,可高效支撑以OPC UA协议为输出的异构标准化跨平台运行,有利于同时支持更多不同种类采集终端云边协同参数采集的实现。     

基于LS-SVM的一次风机振动在线监测及故障预警研究

针对火电厂一次风机运行工况复杂和多状态变量强耦合特性而难以构建设备精确模型问题,将智能数据挖掘方法应用于风机设备故障预警和诊断中。通过对风机典型运行特性进行分析,提出了一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的一次风机振动状态估计和故障预警方法。结合山西河曲发电厂1号机组的1#一次风机历史运行数据,应用Matlab对所提出的方法进行了验证和分析。研究结果表明,该预测方法有较高的估计精度,能够及时辨别一次风机在运行中的振动异常,适用于火电厂辅机设备的故障诊断,具有一定的工程应用价值。     

数字孪生净水厂运维管控一体化平台关键技术及应用

针对净水厂运维管控过程中信息透明度低、实时性差、缺乏精细化管控等问题,结合数字孪生五维模型,提出基于数字孪生的净水厂运维管控平台架构体系,并对数字孪生净水厂运维管控一体化平台关键技术进行了研究。提出数字孪生净水厂多源异构数据实时采集技术和多层次三维可视化监控模型,以解决三维可视化实时监控问题;提出基于云边协同的数字孪生净水厂控制架构以及基于“机理+智能”双模型驱动的净水厂工艺优化决策框架,并对供取水量预测、加药优化、泵组优化、设备预防性维护等模型进行了探索。最后,设计开发了净水厂运维管控一体化平台,验证了所提模型和方法的有效性,为数字孪生净水厂的实现提供了一定的参考。     

基于最小二乘法辨识模型的铅酸蓄电池在线监测系统设计

针对传统铅酸蓄用电设备异常监测系统监测准确率较低的问题,设计基于最小二乘法辨识模型的铅酸蓄电池在线监测系统。利用单体电池传感器的模块和基于电池组数据的集中器模块,构成硬件设备;利用上位机单元收集和存储电池电流以及电压数据,识别电池二阶模型参数;凭借最小二乘法计算出电池的荷电状态、电压、电流和内阻值,实现电池在线监测。实验证明,所提方法能够很好监测出电池电压、放电和寿命参数。     

基于LabVIEW的微网电能质量监测评估系统

针对现阶段微网电能质量实时监测和综合评估系统软件缺失的问题,对微网电能质量合理的综合评估方法进行了研究,探讨了一种基于LabVIEW编程平台的电能质量监测评估系统的设计方案.首先,提出了一种基于改进的层次分析法（AHP）和灰色理论相结合的微网电能质量综合评估方法.然后,利用LabVIEW和Matlab Script语言混合编程优势,通过LabVIEW平台开发了一套可实现微网电能质量实时监测、合理评估和综合管理的智能系统,并利用学校的微网模型对该系统进行了测试.研究结果表明,该系统能实时监测微网各项电能质量指标,具有报警录波功能,同时可对微网的综合电能质量作出合理的评估,可生成报表以汇总微网各单项电能质量指标和综合电能质量评价结果,具有良好的工程化应用前景.     

输变电设备多源数据处理系统的功能设计

针对输变电设备状态评估数据来源多样、平台繁多以及数据质量参差不齐的问题,通过对输变电设备状态评估数据特点进行研究,提出了一种输变电设备多源数据处理系统的功能设计.设计了可提高设备状态评价、负载能力评估时多源数据质量的包含数据获取、跨平台接入、数据预处理及初步清洗、质量评价模型、规范化转换、数据输出等环节在内的系统功能.将输变电设备多源数据处理系统应用于大数据平台,研究了异构大数据的预处理、分布式存储和高效检索技术;分析了面向输变电大数据分析的核心算法及并行化技术.研究结果表明,运用输变电设备多源数据处理系统搭建的大数据全耦合分析模型框架可应用于电网,为生产运维人员评估输变电设备及电网风险提供数据支持.     

电力系统不同过程仿真中的核电机组数学模型研究

针对“核电机组单机容量普遍比火电机组大、运行特性不同于火电机组且在电力系统中比例不断升高从而给电力系统稳定运行造成影响”的问题,在前人建立的详细核电机组数学模型的基础上,建立了适用于电力系统中长期稳定性分析的核电机组数学模型,并在Simulink平台上,通过对单机无穷大系统的暂态稳定性仿真测试,考察了在暂态稳定性仿真中核电机组机械出力以及其他相关变量的变化.研究结果表明,在电力系统暂态稳定性分析中,核电机组机械出力和其他核电机组内部的相关变量变化很小,因此核电机组的机械功率可以当作恒功率来处理,这样可以极大地简化核电机组在电力系统暂态稳定性研究中的数学模型.     

基于状态空间模型的飞机APU在翼RUL预测方法

为解决利用飞机辅助动力装置(APU)在翼监测数据难以表征其性能状态而造成的性能评估以及剩余使用寿命预测(RUL)难的问题,本文提出一种基于状态空间模型(SSM)与卡尔曼滤波融合的APU在翼RUL预测方法.首先,通过在翼监测数据构造含噪声的性能指标(PI)来表征APU的性能状态,借助维纳过程与建立的含噪声的PI构建状态方...     

电网倒闸操作多功能智能索引系统设计与实现

为了提升电网倒闸操作指挥的时效性,该文设计了一种电网倒闸操作多功能智能图形索引系统。该系统具备3种展示模式,可以提供更直观的调度倒闸操作全景监控平台,有利于快速捕捉各类电网处置信息。通过系统的软硬件设计和开发,搭建出了电网倒闸操作的路网模型,实现了单独操作与倒闸操作。最后以AT89S52单片机为控制单元,在某220 kV变电站对该系统进行测试,结果表明,该智能索引系统对各种功能的实现准确率高达100%,可有效辅助电网的安全生产。同时该系统可用于电网倒闸操作的监控与测评,可以有效增强电网的安全性。