含柔性直流的港口交直流电力系统储能容量配置研究

文中以储能系统全生命周期内总成本最小、碳排放量最少为目标,结合港口的电力系统架构特性构建超级电容与蓄电池混合储能系统的容量配置模型.采取K-means++聚类方法提取港口风光出力的典型日进行计算,并利用CPLEX求解器完成模型求解.案例计算结果显示,使用此方法进行储能容量配置可在储能系统全生命周期内节省购电成本约4.65万元,减少碳排放约1.77万吨.

长条形件杂货集装箱化的智慧分拣系统设计与管理研究

以具备标准化运输的长条形件杂货为研究对象,参考标准40英尺集装箱以及现有件杂货装卸设备的尺寸结构,设计从存储到装卸分拣的智能设备和一体化系统。通过数值计算、应用CAD构图和三维模型对智慧分拣系统进行结构分析,并配合作业流程标准化设计,提出可适用于长条形件杂货集装箱化的智慧分拣系统实现方案。仿真模拟的结果表明,长条形件杂货集装箱化后箱体立体化堆叠效果可将土地利用率提高1.6~2.4倍,构建的智慧分拣系统能够减少5倍的人力需求并提高近2.4倍的装卸效率。智慧分拣系统的设计打破人工作业能力限制,满足高峰生产作业时段对效率的需求,也为件杂货智慧港口的发展提供了参考方向。

双碳背景下港口作业设备更新多目标优化模型

在碳达峰碳中和的背景下,港口能源动力系统清洁化、低碳化、高效化发展成为趋势,对排放超标的港口作业设备进行更新是港口节能减碳的重要措施。本文在分析港口主要作业设备种类和排放的基础上,以设备更新的成本控制最低和减碳效果最佳为目标函数,以更新设备费用、规划期降碳效果和年度降碳效果为约束条件,构建非线性港口作业设备更新多目标优化模型,并利用Gu⁃robi求解器进行模型求解。本文以连云港港“十四五”设备更新为案例,构建连云港港“十四五”设备更新优化模型,经过求解得出连云港港2021~2025年的港口作业设备最佳更新方案,方案表明:连云港港在2021~2025年的设备更新最佳总投资为14361.82万元,使得二氧化碳排放量降低7839.92吨,单位吞吐量二氧化碳排放量下降率40%。

夹带式散粮垂直提升实验测试平台设计

该文研发了一种用于测试夹带式散粮垂直提升机效率和性能的实验测试平台,平台包括喂料结构、夹带式垂直提升结构和调控结构等。该实验平台可根据不同物料种类调节喂料装置与垂直提升段的间距,并通过调节输入气流参数调整皮带对物料的夹持力,在水平运输段使用皮带秤实时监测物料量以计算垂直提升效率。此外,通过分析运输过程中不同输入条件下垂直提升段上特殊点的振动特性,可以探究夹持力与喂料工艺参数对运输质量的影响,帮助改进垂直提升装置的结构。该平台用振动信号的形式表达调节参数对输送质量的影响,可提高教学质量,为培养创新型人才提供支持。

液压门式起重机受力及稳定性监测系统研究与应用

提出了一种液压门式起重机受力及稳定性预测监测系统。根据实际参数建立了起重机结构起升单元有限元模型,分析起升单元在不同步状态下起重机相关结构的受力情况,使用有限元分析得出的数据训练BP神经网络预测模型,最终结合测量数据来快速获取任意状态下起重机相关结构的受力情况。通过实验验证了该系统的可行性,提高了液压门式起重机的安全监测能力。

基于整体与局部纹理特征加权融合的港机装备钢丝绳断丝缺陷检测研究

钢丝绳是港机装备的重要部件,由于作业工况环境恶劣,钢丝绳表面极易引起断丝等缺陷,影响港机装备作业安全。针对港机装备钢丝绳表面油泥严重、光照亮度不均,以及港机装备钢丝绳断丝缺陷能够在钢丝绳股顶钢丝椭圆形区域内有效体现的特点,提出了一种基于钢丝绳整体纹理特征与股顶钢丝椭圆形区域边缘轮廓纹理特征加权融合的钢丝绳断丝缺陷检测方法。首先采用图像降噪、增强、校正技术对钢丝绳原始图像进行预处理。然后采用图像平滑、阈值分割及边缘特征提取技术对股顶钢丝椭圆形区域边缘轮廓进行提取。接着采用局部二值模式(LBP)算子分别提取钢丝绳整体纹理特征与股顶钢丝椭圆形区域边缘轮廓纹理特征,并对钢丝绳整体纹理及边缘轮廓纹理特征进行特征加权融合。最后对加权融合后的特征向量进行主成分分析(PCA)法降维,并应用支持向量机(SVM)技术对钢丝绳断丝缺陷进行检测。研究结果表明:本文提出的方法对实际工况下重油泥、光照不均等钢丝绳断丝缺陷具有较好的检测效果,具有一定的工程应用价值。

挡浪墙后置的深水直立防波堤波浪荷载对比分析

文中分析了某挡浪墙后置形式的深水直立式防波堤波浪荷载特点,采用中国规范、修正的合田良实公式、森佛罗简化法公式的波压力理论进行计算,并与断面物模、局部整体物模的波压力试验结果进行对比,分析差异。提出当相对水深较大时,采用中国规范的推荐公式更能合理地模拟波压力曲线,并提出对中国规范波压力计算方法选取的建议。针对后置的挡浪墙进行波压力分析,推荐了新的波压力计算方法,推荐当防波堤顶部无越浪要求且需要改善港池泊稳环境的情况下采用该方法,可以改善结构受力。

船舶与港口装备轻量化技术的研究现状与展望

水运是中国社会经济发展不可或缺、不可替代的交通方式。作为水运的主要载体和支点,船舶和港口的发展是水运贸易的重要支撑。面向新一代航运系统“绿色化、智能化、韧性化”的发展需求,轻量化技术已成为船舶与港口装备发展的重要方向。本文阐述了船舶与港口装备的构成、运行环境与结构特点;梳理了船舶与港口装备轻量化技术的发展现状,综合分析了材料轻量化与结构轻量化的技术特征及其应用现状;结合船舶与港口装备轻量化的发展需求,展望了船舶与港口装备轻量化技术的未来发展方向。

FPSO单点双液滑环在线切换装置研究

液滑环是FPSO单点系泊系统的核心部件,目前液滑环设计制造技术被国外公司所垄断,是我国海工设备中的卡脖子关键设备之一。首台国产液滑环在“南海奋进”号上工程应用,与原滑环形成备用。双滑环在线切换装置是国产滑环应用的必要装置,降低了国产滑环意外故障导致的停产风险,为国产滑环工程应用提供了保障。本文以“南海奋进”号FPSO国产化滑环实践项目为案例,详细地阐述了双滑环在线切换装置的设计,优化和工程实施。本文为后续FPSO滑环改造及国产应用提供了技术参考和指导。

北部湾港大型深水航道远期适应性及通航标准仿真分析

以北部湾港北海港域30万吨级深水航道工程为背景,采用智能体仿真建模方法,建立北海港域铁山进港航道船舶进出港、锚泊、航行和码头停泊作业全过程仿真模型。通过仿真定量分析港口通过能力和航道服务水平等指标,结合航道平面尺度分析,提出湾外主航道远期推荐尺度和通航标准。基于港口通过能力瓶颈分析和支航道通航标准优化仿真分析,提出主要支航道北暮航道部分航段通航标准优化建议。结果表明,湾外主航道2035年达到(10+5)万t船双向通航,2050年进一步达到(10+10)万t船双向通航的推荐通航标准;北暮航道1段通航标准由15万t船舶单向通航优化为兼顾2万t船舶双向通航,对提升港口通过能力具有较好效果。

组合式密排桩基防波堤透浪特性研究

针对新型组合式密排桩基防波堤的透浪特性问题,基于现有密排桩基防波堤研究成果,通过物理模型试验,开展此新型结构透浪特性的多因素分析研究,并在试验结果的基础上,拟合出组合式密排桩基防波堤透浪系数的计算公式。结果表明,增设桩间肋板和桩后插板等组合式措施对减少透浪系数均有影响,其中增设桩间肋板对于相对桩间距小的密排桩基结构效果甚为明显。

旋流泵叶轮流道固液两相流动不稳定性分析

由于结构的特殊性以及固液两相存在的密度差,旋流泵在输送固液两相介质过程中,内部会出现多方面的不稳定性特征,基于Particle模型,运用ANSYS CFX软件对额定转速下旋流泵在不同流量下输送不同固相体积分数的多种工况进行了非定常数值模拟,分析了叶轮流道内的固相分布、压力脉动和叶轮径向力,从而深入了解叶轮内部不稳定性。结果表明:在C_(v)=5%体积分数下,0.8 Q_(d)、1.0 Q_(d)流量下叶轮流道内固相体积分布均匀,1.2 Q_(d)分布不均匀;在C_(v)=10%体积分数下,0.8 Q_(d)流量下分布均匀,1.0 Q_(d)和1.2 Q_(d)流量下分布不均匀;在C_(v)=20%体积分数下,0.8 Q_(d)、1.2 Q_(d)流量下分布均匀,1.0 Q_(d)分布不均匀;在C_(v)=20%、1.0 Q_(d)工况的一个旋转周期内,叶轮内部始终存在一个条形固相分布区域,且其旋转速度滞后于叶轮旋转速度。在1.0 Q_(d)流量下,随着固相体积分数的增加,各监测点压力系数幅值波动逐步变大;后缩腔监测点叶频处的幅值基本不变,叶轮流道内监测点轴频处的幅值逐步变大;在C_(v)=20%体积分数下,随着流量的增加,各监测点压力系数幅值波动先增后减,后缩腔监测点叶频处幅值逐步增大,流道内监测点轴频处的幅值先增后减。相同固相体积分数下,随着流量的增加,径向力逐步增大;不同固相体积分数下,随着体积分数的增加,0.8 Q_(d)流量下径向力波动不大,1.0 Q_(d)流量下波动逐步变大,1.2 Q_(d)流量下波动逐步变小。

一种含有专用安全通道的新型锚位分配模型

船舶在锚地锚泊的安全性越来越受到重视,而以最大孔度优先算法为代表的各类模型均以锚地容量最大化为目标,缺乏对锚地安全性的考虑。为此,以安全优先为原则,提出一种在锚地设有专用安全通道的新型锚位分配模型。该模型包含锚泊圆、锚泊区块和专用安全通道等3部分,能最大限度地兼顾锚地的安全性和利用率。锚地被专用安全通道划分成多个区块,各区块宽度由船长分类算法确定,相邻区块间的航道宽度由专用安全通道宽度算法确定。该模型被应用于大沽口北锚地。实验结果表明,该模型能提供兼顾锚地安全性和利用率的锚位分配方案,可满足未来自主航行船舶的自动锚泊需求。

基于InfoWorks ICM软件的新堆场形式集装箱港区排水模型测试

为进一步分析论证港区的排涝能力,以广州某大型集装箱港区为例,采用InfoWorks ICM软件构建港区排水模型,通过模拟不同重现期的降雨过程,分析不同堆场形式下港区溢流节点数、出现最深积水时间、最大积水深度等指标,论证普通集装箱堆场与新型下凹式集装箱堆场的抗洪涝风险能力。结果表明,采用新型下凹式集装箱堆场后,港区的抗洪涝风险能力明显提高,下凹式堆场表现出明显的调蓄作用。

基于ACO-USK优化VMD参数的滚动轴承故障诊断研究

传统变分模态分解(VMD)技术需要人为主观预设模态分解个数K和二次惩罚因子α,由此可能导致信号的欠分解、过分解、模态混叠或信息丢失等问题,从而影响对滚动轴承早期故障信号的分解效果。本文根据峭度指标对滚动轴承早期故障异常敏感的特点,提出了一种以联合平方峭度(USK)指标为目标函数,结合蚁群优化(ACO)算法的ACO-USK优化方法,对VMD模态分解个数K和二次惩罚因子α进行自适应寻优。研究结果表明:对于滚动轴承早期故障信号,与以包络熵(EE)为目标函数的VMD优化方法对比,本文提出的方法既具有较好的包络谱信噪比(SNRES),又有在计算用时上的优越性,具有一定的工程应用价值。

基于振动频率法的船舶系缆力试验研究

现有的系缆力测量方法尚无法实现简单、准确、高效地测量单根船舶缆绳的系缆力。参考测量斜拉索索力的计算方法,进行了振动频率法测量船舶系缆力的试验研究。依据实际系泊环境搭建了原型测试平台,并针对可能产生理论误差的影响因素与实际应用要求,进行不同数据采集位置、激励方式、激励位置、浸湿缆绳和不同温度等影响因素的误差试验研究,提出基于环境激励和人工激励的新激励方式。通过分析振动频率法的计算值与原型测试平台的张拉值,得出数据采集位置、激励位置和激励方式对船舶系缆力测量值影响很小,缆绳浸湿下误差率范围增大1.5%左右,低温下(2℃)误差率增加±2%左右,综合误差范围为-5%~4%且误差率可以较好地满足正态分布,通过修正缆绳长度对测量精度进行修正。结果表明该方法具有较强的可行性与应用性,能有效实现简单、准确、高效地测量船舶系缆力。

基于核密度估计的起重机应力谱编制方法研究

准确获得起重机金属结构的应力谱是疲劳寿命评估的前提,基于短期实测应力数据样本外推至全寿命周期内应力谱的方法是当前常用的一种方法,针对起重机疲劳寿命评估中常用的基于威布尔分布统计模型外推方法存在的一些不足,文中提出了基于核密度估计的起重机应力谱的外推流程和方法,并以岸边集装箱起重机为研究对象,利用文中给出的流程、方法外推应力循环幅值数据。外推数据统计分析结果显示:基于核密度估计方法生成的数据较好地反映了测试数据的统计特征,与基于威布尔统计模型的外推方法相比,具有不需要进行先验假设、拟合精度高的特点。

霍尔锚在水中的落锚运动特性试验分析

锚在水中的阻力系数、平衡深度和平衡速度等沉降特性对于锚固力计算、船舶稳定性分析和着锚地管缆埋深设计等具有重要意义。本文围绕霍尔锚在水中自由下落时的拖曳阻力系数,通过理论分析和物理模型试验,提出了经验计算公式,结果显示阻力系数与锚质量和下落深度呈指数函数关系。不同航道对应的代表性船型的锚,其最小平衡下落深度大于航道水深,在航道内的触底速度必将小于平衡下落速度。

三维数值波浪水槽及其数值模拟验证

波浪水槽能够模拟波浪的产生、传播以及与结构物的相互作用,提供直观、可靠的数据支持。随着计算机技术和数值方法的快速发展,三维数值波浪水槽逐渐成为港口工程领域的研究热点。利用数值模拟软件FLUENT生成三维数值波浪水槽,并结合ANSYS-FSI模块建立三维有限元与有限体积元耦合模型,可以精确模拟波浪作用于斜坡堤等结构上的整个过程。为验证数值模型的准确性,以在波浪作用下斜坡堤顶胸墙的稳定性为例,比较数值模型与理论公式的计算结果。结果表明,数值模型与理论公式的计算结果基本一致,此三维数值波浪水槽模型可靠。在实际工程应用中,可以利用此数值波浪水槽进行方案比选,提升工作效率,同时与物理模型试验结合,共同为港口工程的设计、施工提供有力支持。

港口岸电信息资源建设方案研究

针对我国港口岸电监管与服务信息资源、岸电基础设施建设不匹配所产生的设施资源难以得到充分利用的问题,结合港口企业、航运企业、管理部门不同的使用,以及服务与监管等不同类别需求,提出了集港口岸电信息采集、数据资源库建设、信息资源的共享与发布于一体的港口岸电信息资源建设方案。该方案可为港口岸电电控系统、监管系统、对外服务系统的设计与建设提供参考。