基于MDN和VMD-TPA-LSTM的泵站主机组劣化趋势预测

为提高泵站主机组的安全稳定运行能力,解析其运行状态,获取机组设备的健康状况,准确预测其未来发展趋势,提出一种基于混合密度网络(Mixture Density Networks,MDN)和融合变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)与基于时序模式和注意力机制的长短时记忆网络(Temporal Pattern Attention-Long Short-Term Memory Network,TPA-LSTM)的泵站主机组劣化趋势预测模型。模拟结果表明,此法能够准确地表达机组的劣化趋势并可有效提高其预测精度。

大型泵站主机组安全评价体系的构建——以博斯腾湖西泵站为例

水泵机组作为泵站运行的核心设备,由于复杂性和高负荷运行特点,其健康安全状况对于泵站正常运行至关重要。本文采用层次分析法,以博斯腾湖西泵站为应用实例,阐述了大型泵站主机组安全评价体系构建的关键指标、评价流程及评价模型,基于多维数据融合对主机组进行动态监测评价,助力运维管理人员准确掌握机组健康状态,支撑大型泵站“远程集控、少人值守”新运管模式下的安全保障需求,保障孔雀河与塔河流域经济社会发展和生态环境的高可靠水资源配置。

大型泵站设备远程状态监测系统的研究与开发

为保障大型泵站设备运行安全,逐步提高泵站自动化管理水平,以洪泽湖泵站为例进行了大型泵站设备远程状态监测系统的研发应用。该系统可在线采集泵站机组的振动、摆渡、转速等数据,并能将信号转换为波形图、频谱图、瀑布图、趋势图和轴心轨迹图等,可直观展示机组运行状态。结果表明:该系统界面简洁直观,实现了大型泵站设备远程状态监测的基本功能,实时监测泵站机组运行状态,为泵站设备安全运行提供可靠信息。

基于有限元法和逐步回归法的泵站位移统计模型构建方法

由于大部分的泵站地基不是岩基,通过传统的力学方法无法得到较为准确的泵站位移统计模型,计算较为困难。因此,基于大坝变形统计模型构建的理念,提出了基于有限元-逐步回归分析的泵站位移统计模型构建方法。该方法以逐步回归为基础,通过有限单元法来确定统计模型中与水压分量有关的各个因子,再根据监测资料来确定温度分量和时效分量里的各个因子,从而得到较为准确的泵站建筑物位移统计模型。经南水北调东线某泵站验证表明,泵站实测的水平、垂直位移与三维有限元-逐步回归分析得出的结果基本一致,进一步表明,采用的统计模型用于泵站的位移分析是可行的。基于有限元-逐步回归法的泵站位移统计模型拟合效果较好,拟合精度较高,为泵站监测资料分析提供了新思路。

基于响应面法的泵站弹模反演分析

针对目前试验室测试和现场试验进行力学参数的测定具有局限性这个问题,利用某些具体已知监测值对泵站的具体物理参数进行反演分析。选取泵站以及地基的弹模进行反演研究。首先,在有限元分析的基础上,利用中心复合设计进行有限次试验,建立可反映泵站弹模与位移之间非线性隐式关系的响应面方程,以代替有限元计算;其次,利用遗传算法对响应面方程目标函数进行迭代寻优,从而实现泵站弹模的反演分析。最后,选取了2个泵站,利用监测值进行反演,响应面方程结果的误差大都在1%以内,最终弹模反演的误差在2%以内。经数值算例表明,该方法计算结果误差小,求解效率高,能准确地反映材料的真实情况。研究成果可为实际泵站工程的参数确定提供参考。

叶片角度对输水泵站泵装置水力性能影响分析

为研究输水泵站泵装置水力性能受叶片角度变化的影响,采用CFD方法模拟全流道泵装置水力性能,分析设计流量工况下叶片角度变化对进水流道、出水流道流动及叶轮内部流动特性和水力性能的影响.结果表明:在设计流量工况下,叶片角度偏离设计工况角度,叶轮进口近轮毂区存在回流、脱流;叶片角度偏离设计工况角度越大,进水流道、出水流道内水流流态越差,水力损失越大.当叶片角度调节为-8°工况时,与叶片角度-0°工况比较,进水流道和出水流道水力损失相对值最大,分别为1.28和2.89,即叶片同等偏离角度下,出水流道水力损失增大幅度较进水流道更加明显.对比数值模拟结果与模型试验结果得出,在设计流量工况,叶片角度为0°时,扬程相对误差为1.2%,效率相对误差为2.1%,两者吻合较好.

小麦秸秆在可降解排水板生产中的应用研究

为了验证小麦秸秆应用于可降解排水板生产中的可行性,对可降解排水板的物理力学性能以及降解性能进行研究.结果表明,可降解排水板的物理力学性能指标符合A型排水板的性能要求.其降解性能较好地满足了真空预压加固工程的要求,既可以满足施工期的强度要求,又可以在施工结束约1年完全崩解.可降解排水板的推广应用不仅可以解决真空预压加固工程中的白色污染问题,而且拓展了秸秆环境友好型的利用途径.

膨润土膨胀特性试验研究

膨润土在我国分布广泛,了解膨润土的膨胀特性至关重要。本文通过开展室内试验,探讨了膨润土的膨胀量和膨胀力随初始含水率、固结压力等的变化规律。结果表明,膨润土膨胀量随时间的变化分为快速直线膨胀阶段和慢速膨胀阶段,膨胀力、膨胀量等均随初始含水率的增加呈幂函数规律降低,膨胀量随固结压力的增加同样呈幂函数规律降低。最后,提出了膨胀力及膨胀量的预测方法,为膨润土膨胀特性研究提供了参考。

考虑稻秸秆束加筋效应的地基承载力研究

农作物秸秆是一种可再生资源,常常作为排水体及加筋体加固吹填地基。为了探讨稻秸秆束对吹填地基的加筋效应,本文开展了稻秸秆束的拉伸、拉拔试验,推导了考虑稻秸秆束加筋效应的地基承载力计算公式,分析了稻秸秆束的打设间距、打设深度等5个因素对地基承载力的影响。结果表明:稻秸秆束的拉伸力随拉伸位移的增加而增加;稻秸秆束与疏浚淤泥的界面抗剪强度曲线符合M-C准则;减小打设间距或增加基础宽度,在保证足够的嵌固长度时,地基承载力会提高;增加打设深度、界面摩擦强度以及稻秸秆束抗拉强度可以提高地基承载力,但地基承载力存在上限值。

电涡传感器在水泵橡胶轴承间隙在线测量中的应用

电涡流传感器被用来对水泵转轴与橡胶轴承的间隙进行在线测量,以监测轴承磨损状况;首先通过电磁计算工具设计一个直径为14 mm的双层平面电涡流电感,接着对制作在印刷线路板上的电感分别在空气和水中两种条件下的电阻抗特性进行测量,然后制作相应的电感检测电路,得到一个探头和检测电路一体的电涡流传感器;传感器采用RS485接口输出,不受通讯电缆长度影响;传感器经密封防水处理后尺寸为76 mm×25 mm×12 mm;传感器经过实验室测试和水泵工况测试;实验室测试进行静态测试和动态测试,获得了传感器在水中进行间隙测量的特性,测量精度达到0.02 mm;水泵工况测试在一台轴流泵上进行,试验结果表明电涡流传感器可以对水泵橡胶轴承间隙进行在线测量。

基于模糊控制的疏浚泥射水抽真空装置真空度可调设计

基于变频调速方法改变射流泵喷嘴处的喷射强度,从而改变抽真空能力,实现射流泵抽真空装置的真空度可调.以MSP430F149单片机为主控模块设计了控制系统的硬件,并采用模糊控制的方法实现离心泵转速控制,在搭建的试验台上开展了真空度可调试验.结果表明:所设计的射流泵尺寸结构不变时,真空度随离心泵转速提高(或者射流泵工作水流量的增大)而增大;射流泵抽真空试验装置真空度调节范围在0~92 kPa,真空度控制精度在5 kPa以内,达到稳定的设定值所需要的实际时间在25 s以内;试验结果表明模糊控制的方法具有自适应强的特点,装置能获得稳定可靠的真空度控制.对比闸阀调节真空度的方法,变频形式具有节能的优点,真空度可调的特性也将在井点降水等其他抽真空领域中获得应用.

挡土墙三维设计分析软件平台的实现及应用

为了减少在挡土墙设计过程中的重复劳动、提升设计效率和设计方案的优化水平,开发了集合三维设计、基于规范的计算分析功能、有限元分析功能、自动出工程图及设计和计算说明书的挡土墙三维设计分析软件平台。在某泵站工程挡土墙设计中的应用表明:该软件平台通过参数化设计方法、分析模块和设计模块参数共享,实现了边设计边分析,并且可以自动给出工程图及设计(计算)说明书,减少了大量的重复劳动,为设计人员提供了更多的设计方案优化时间;三维可视化界面可为设计人员提供对设计对象的直观感受;智能化建议功能能够实时提供给设计人员关于设计方案的评估结果。挡土墙三维设计分析软件平台的实现,有助于探索专门性水工结构三维设计分析软件平台的实现方法,有利于探索水工结构设计的集成化、信息化和智能化的发展方向。

补料长度对井筒式出水流道水力性能的影响

为研究补料长度L对立式潜水轴流泵装置中井筒式出水流道水力性能的影响,设置L=0mm、L=60mm及L=120mm的3种补料长度方案,并基于RNGk-ε模型对泵装置进行定常CFD数值模拟。研究不同补料长度下井筒式出水流道特征断面内部流动特性、水力损失及泵装置扬程效率,结构表明:补料长度越大,出水管内部的流态越平顺、静压分布越均匀,出水流道的水力损失越小,泵装置不同流量下的扬程效率也越高。综合来看,在井筒及出水管的连接段增设一定长度的补料能够有效地平缓出水管进口的流态,但过长的补料区域会带来加工上的不便,不能很好的体现立式潜水轴流泵装置的经济实用性,因此,在实际工程中,应该结合实际成本综合考虑。