基于弱磁探测的三相电缆路径快速定位方法

城市地下电缆的快速定位对于城市的安全稳定发展具有重要的意义,然而目前城市内地下电缆探测精度较差,可探测区域较小。针对上述难点问题,该文提出一种基于弱磁探测的三相电缆路径快速定位方法,并推导三相电缆磁场辐射的基本规律,通过测量空间中任意五点的磁场幅值信息,结合粒子群数值迭代计算方法,利用五点定位原理,推算得到地下三相电缆的路径。最后,通过仿真和实验验证该方法的可行性,并进行定位误差分析。该方法对于提高地下电缆探测精度和深埋电缆的探测能力有一定的参考价值。

基于希尔伯特变换的电网络约束关系研究

为了研究电压波动条件下的电网络约束关系,文章基于希尔伯特变换,构建了供电电压存在波动下线性时不变负载上电压、电流的解析信号模型,推导出了以解析信号表征线性时不变电网络的拓扑约束和元件约束关系,将相量法思想拓展至对供电电压波动下线性时不变电网络响应特性的分析与求解。仿真验证结果表明,供电电压存在波动条件下,文中所建立的基于希尔伯特变换的电网络约束关系,不仅物理意义清晰、表征简明,而且正确、好用。文章所建立的电网络约束关系,能够为供电电压波动条件下电网络中线性时不变负载上电压电流关系的建模、仿真分析与计算提供指导。

超高次谐波测量方法研究进展

随着“双高”特征日益显著,电网中2 kHz~150 kHz频率范围的超高次谐波发射不断增多,由其引发的新型电能质量问题和故障等也越来越多。文章梳理和归纳了已有的超高次谐波测量方法,包括IEC国际标准推荐的3种候选方法,以及近年来多国专家学者研究提出的超高次谐波测量方法,包括子采样、压缩感知和小波包分解等非参数化方法,以及旋转不变子空间和矩阵束等参数化方法;并着重阐述了这些测量方法的原理、技术实现特点、性能指标、优势和不足,以及若干测量方法不断向着高分辨率、高准确性进步的发展历程,并指出了超高次谐波测量方法未来研究的新任务和新方向。

基于模型预测控制的家庭能量管理优化调度方法研究

在分布式可再生能源大规模接入和分时电价实施的背景下,为降低电费成本、提高用户舒适度并提高可再生能源消纳率,提出了一种基于模型预测控制的家庭能量管理策略。建立由分布式光伏和各类用电负载等组成的家庭能量系统,分析各类设备的工作特性,提出相应的舒适度评价指标,特别针对空调这一典型功率可变负荷,结合建筑的热动态特性,建立室内温度预测模型。在建立家庭能量系统的基础上,使用遗传算法进行优化管理,并在模型预测控制框架下不断执行和更新。最后,实验对比结果表明,文中提出的基于模型预测控制的家庭能量管理策略可以有效实现能量的优化调度,并在预测不确定场景下具有较强鲁棒性。

基于有限状态机的管道自爬行机器人研制

管道运输是长距离能源运输的重要手段,而管道内检测机器人在管道检测与维护中扮演重要的角色。针对现有管道内检测机器人存在的管道适应能力不足、难以爬升立管等问题,研制了一款可爬立管的管道内自爬行机器人,机械方面,传动齿轮箱与变径机构配合提高了机器人的通过能力。系统硬件方面,多种传感器配合提高了机器人的管道环境感知能力,在此基础上,基于有限状态机理论,提出了机器人管道内自主行进控制方法,机器人物理样机的实验表明:该机器人能够识别并通过长距离油气管道中各种不同的管道结构,对立管有较好的爬升能力,搭载检测设备能够高效的完成管道内检测任务。

航空发动机叶片缺陷无损检测与在线监测技术综述

作为航空发动机最重要的组成部件之一,叶片往往工作于恶劣的高温、高速、强腐蚀环境中,很容易发生损伤失效,因此叶片能否可靠工作将直接影响飞行器的整体安全,故采用先进的无损检测与在线监测技术保障航空发动机叶片的安全和稳定运行具有重要的应用价值和现实意义。综述了以超声检测、涡流检测、交流磁场检测、红外热像检测为代表的叶片无损检测方法的发展现状,总结了上述方法的原理、特点以及存在的不足,探讨了现有叶片无损检测技术进一步的发展方向;阐述了以电磁监测、应变监测、声发射监测技术为代表的航空发动机叶片在线监测方法,归纳了现有叶片监测方法存在的不足之处,展望了未来航空发动机叶片智能监测技术的发展前景。

一种提高中低压开关柜电流母排散热效率的措施

电流母排是中低压开关柜中主要的发热部件之一,有效抑制其温升对确保开关柜安全可靠运行具有重要意义。抑制母排温升的现有措施大多不够经济或操作、实施较为复杂。本文依据传热学理论,提出采用适当厚度、传热系数较好的绝缘材料对电流母排进行包裹,以提高母排散热效率,从而达到抑制母排温升的目的。理论推导得到了电流母排散热效率的解析模型,数值计算和有限元仿真分析均验证了所提出措施的有效性;基于解析模型分析了该措施的适用范围;并通过物理实验验证了所提出方法的有效性。研究结果表明,针对多种常用型号的母排,其温度随绝缘层厚度的增加先降低,后升高;包裹用绝缘材料的导热性能越好,散热效果改善越明显;本文提出的改善散热措施适用于采用自然对流散热的中低压开关柜。

基于镜像地磁方向磁分量的单条地下电缆管线定位方法

城市地下电缆管线位置的探测与埋深的计算对于城市安全与规划建设具有重要的意义。然而,由于各种原因造成了对于城市地下电缆定位信息的缺失,存在安全风险。文中在地磁场磁化模型基础上,提出了一种用于解算电缆管道位置与埋深的方法,并对电缆管道常见的单管敷设与排管敷设情形进行计算验证及补偿,可以对电缆单管及排管管道实现简单快速的检测与定位。首先根据地磁方向与磁异常方向的重合性确定管道位置的一维信息,再利用镜像地磁方向磁分量信号确定管道位置与埋深,通过对排管情形的仿真,利用投影曲线的畸变程度校准了排管情形下的计算误差。通过实验验证了该方法用于电缆管道检测的有效性。

金属板缺陷负电晕检测中Trichel脉冲特性研究

现有的金属板缺陷无损检测技术已趋于成熟,并且可以实现对缺陷的检出、量化甚至三维成像。但是传统无损检测方法的缺陷检测灵敏度受到诸多外在条件以及算法复杂度等的限制,难以实现对微小缺陷的检测。因此,作为负电晕放电检测方法在无损检测领域的首次尝试,该文提出一种基于负电晕放电Trichel脉冲的金属板缺陷非接触式检测技术。该方法利用空间中带电粒子行为对电极结构敏感的特性,将Trichel脉冲电流波形参数作为负电晕放电现象的外在特征,对缺陷是否存在及严重程度进行初步判断。此外,建立电晕检测几何模型与仿真模型,并搭建针–板放电实验平台对仿真结果进行验证。研究结果表明,通过分析负电晕放电所特有的Trichel脉冲波形参数,可以对待测金属板存在缺陷与否进行有效地识别,在缺陷高灵敏度检测及后续的缺陷轮廓重构中具有一定的应用潜力。

功率天平磁体系统设计综述

在新国际单位制下,功率天平是复现质量单位千克最重要的实验装置之一。功率天平实验装置的核心部件是提供测量磁场的磁体系统,它在线圈位置处产生的磁通密度沿线圈导线积分形成磁几何因子,构建出电磁功率与机械功率之间的等价关系,继而可确定被测质量的量值。因此,磁体系统产生磁场的性能,对千克量值复现的准确性具有重要影响。文章梳理了功率天平磁体系统对千克复现准确性的影响,盘点了多种功率天平磁体系统设计的特点,分析和评估了不同磁体设计方案的性能。比较发现,以BIPM型磁体系统为代表的基于磁轭的径向磁体系统,在产生磁场的效率、磁屏蔽性能和设计对称性等方面均具有优势,是目前性能最优的功率天平磁体系统之一。

基于正交试验理论的接地扁钢缺陷检测电磁超声换能器优化设计

接地网是保障电力系统运行的重要设施,需要及时地开展接地扁钢的缺陷检测。然而,目前的检测方法在准确性、效率等方面依然存在不足。电磁超声导波检测方法可以在不开挖的条件下,利用非接触的优势实现地网的检测,具有一定的优势。论文针对接地扁钢,设计了简易有效的电磁超声SH导波换能器,并分析换能过程中的多物理场耦合机理,在COMSOL Multiphysics中开展有限元建模和仿真;为了优化换能器,根据正交试验理论,进行多因素多水平分析,获得5个参数对导波激励的影响规律以及最优参数组合;搭建了扁钢检测系统,开展SH导波实验。结果表明,相比于正交试验表中的效果最好的前两个参数组合,最优参数组合的换能器性能在导波幅度上分别提升了14.0%和28.6%。

管道电磁超声导波技术及其应用研究进展

超声导波理论研究的不断深入、导波固有的可用于长距离大范围高效检测的性能优势,以及电磁超声技术实现上具有的非接触特点等,共同促进了电磁超声导波技术的研究、发展和应用。梳理管道电磁超声导波技术近些年来在周向导波、轴向导波和螺旋导波方面的理论研究进展及技术应用情况,具体对比了板状和管状结构导波,归纳了不同模态导波换能器的特点,分析了导波与管道缺陷的相互作用,介绍了上述导波在管道缺陷定位、尺寸量化和成像中的应用,即回顾了管道电磁超声导波技术的研究及应用现状,并展望了其今后的研究方向和发展趋势。

缺陷漏磁成像技术综述

缺陷漏磁成像技术一直是无损检测领域的研究热点之一,也是铁磁性构件缺陷检测与评估的重要手段。本文从缺陷的漏磁数据可视化、缺陷轮廓的二维漏磁成像以及缺陷的三维漏磁成像三个阶段,对缺陷漏磁成像技术的发展历程进行归纳梳理,详细介绍了各阶段常用的成像方法。并在此基础上,讨论了缺陷漏磁成像技术的研究方向和发展趋势。

复合材料胶接缺陷的红外热像检测

简要介绍了红外热像的检测原理 ,并用红外热像方法对铝蜂窝铝蒙皮复合材料较易出现的胶接缺陷进行检测 ,结果表明红外热像方法是检测复合材料胶接缺陷的快速、有效方法。不同性质缺陷的最佳检测时间不同 ,对于铝蜂窝铝蒙皮结构复合材料蒙皮的各种脱粘缺陷 ,检测速度都高于每分钟两屏。实现被检工件快速、方便、自动化的加热方式 。

用金属磁记忆方法检测应力分布

金属磁记忆检测技术是无损检测领域的一门新兴学科 ,简要介绍磁记忆的检测原理 ,并采用基于薄膜磁阻元件的一维弱磁测量系统对焊缝工件进行磁记忆检测 ,检测结果与盲孔法应力分布检测结果有较好的一致性 ,表明磁记忆检测技术可应用于焊缝区应力分布检测。

乏信息材料布氏硬度测量不确定度蒙特卡罗评定

应用蒙特卡罗方法实现小样本材料布氏硬度测量不确定度的评定。依据测量误差源标定数据或布氏硬度测量结果两种数据处理途径,分析已知数据的概率分布特性,通过产生大样本量的随机数进行仿真,拓宽数据样本空间,进而分别依据不确定度合成和贝塞尔公式计算出乏信息材料布氏硬度测量不确定度。通过具体的测量实例验证了本方法的可行性。

基于虚拟仪器技术的储罐底板缺陷检测器

石化行业普遍使用直径数十米的钢制储罐储存石油、天然气和其他化工原料,在腐蚀、应力等环境作用下,储罐底板在长期服役后会出现腐蚀缺陷,对这些缺陷进行检测是保证储罐安全运行和视情维护的重要依据。本文介绍了基于虚拟仪器技术的储罐底板缺陷漏磁检测器,具体包括机械扫查装置、传感器模块、数据采集与传输模块、数据分析处理软件等。实验研究和现场应用证明,该检测器能实现对储罐底板的快速普查、缺陷的准确定位及量化,具有较高的检测灵敏度和可靠性。

天然气管道裂纹电磁超声检测器研制

针对天然气管道裂纹检测问题,研制了一种天然气管道电磁超声裂纹检测器,包括大功率脉冲电源、放大接收电路、数据采集与压缩和检测数据分析软件。利用该检测器在天然气管道上进行检测,试验表明,该检测器可有效检测出长度>20mm、深度<1mm的应力腐蚀裂纹,具有良好的应用前景。

管道漏磁检测中的信号处理

针对管道漏磁检测信号的特点 ,采用软硬件相结合的方法 ,特别是采用独特的“程序滤波”方法处理检测信号 ,可有效地消除常规数字滤波无法消除的干扰。经实验验证 ,这些方法大大提高了检测信号的信噪比和装置的检测灵敏度 ,而且信号处理程序简单 ,满足实时检测的要求。

在用管道漏磁检测装置的研制

将计算机技术、机电控制技术和信号处理技术与漏磁检测技术结合起来,研制成一种适用于野外作业的便携式在用管道缺陷漏磁检测装置.实验测试表明,该装置灵敏度及检测效率高,且成本低,在管道外侧一次扫查能检测出管道内外壁缺陷,在冶金、石油化工以及城市水暖供应等工业部门中具有广阔的应用前景.