水力机械空化实时检测技术研究

本文从空化现象的发生机理出发,开发出通过分析水力机械发生空化时辐射出的空化噪声时频特征的变化,判定水力机械空化发生及表征空化发生程度的实时检测技术。该技术已应用在包括贯流式、轴流式、混流式和水泵水轮机等水力机械型式的多个电站,具有安装便捷、安全可靠的特点,可以应用在水力机械优化运行和智慧机组建设等领域。

发电机组故障诊断原因的概率自修正方法

为提高发电机组的智能化运维水平,满足机组故障的自动诊断的要求,需开发发电机组故障诊断的自修正方法。根据故障原因的初始概率和原因判据可信度,对初始概率和历史占比系数的影响进行了分析,得出一种智能化的发电机组故障诊断原因概率的自修正方法,通过水导摆度异常故障模块案例进行验证。结果表明,该方法能够反映机组实际故障情况和历史因素的影响,具有很好的鲁棒性。历史占比系数k一般情况下取0.5较为合适。本研究在发电机组智能运维领域有很好的应用价值。

水平荷载作用下刚性桩桩土相互作用弱化规律和分布模式研究

目前,海上风力发电在中国发展非常迅速,“十四五”规划中我国海上风力发电装机容量将达到50 GW。超大直径单桩基础是当前全球海上风电场应用最为广泛的基础形式之一,占已建成海上风电场基础的75%。目前水平荷载对桩基竖向承载力的影响鲜有研究,桩周土压力水平是影响桩基竖向侧摩阻力的关键因素之一。为研究海上风电超大直径单桩基础水平承载特性,针对粉土中的刚性桩,开展了1 g模型试验,观察和分析水平荷载作用下的桩土相互作用弱化和沿桩身的分布规律,建立桩周土压力-变形弱化表达式,提出水平受荷后桩周土压力变化分布模式。结果表明:水平循环荷载作用下,随着循环次数的增加,主动区土压力逐渐降低,被动区土压力稍有增加;桩身发生水平变形后,主动区土压力变化可分为3个阶段,即急剧下降段、缓慢下降段和稳定阶段;桩身变形后,桩周土压力可沿桩身分为脱开区、弱化区、稳定区3个区域。

基于信息量-机器学习耦合模型的水电梯级开发流域滑坡易发性评价

随着滑坡灾害形势的日益严峻,滑坡易发性评价的重要性愈发凸显。尽管统计方法与机器学习模型耦合已被广泛应用,但尚未开展水电梯级开发流域的评价工作。水电梯级开发流域内部的大坝和水库不仅改变了水流和水位,还深刻影响了地下水位,增加了库岸的滑坡风险。本文以清江水电梯级开发流域为研究区,针对水电梯级开发流域的独特环境,考虑了水流强度指数(SPI)、地形湿度指数(TWI)和地下富水性3个因子,结合前人经验共选取18个影响因子,通过历史数据进行贡献率分析,剔除了3个低贡献因子,优化了整体评估体系。结合信息量法和机器学习,本文构建了4种模型,其中IV-ANN模型表现最为出色,准确率高达82.41%。本文模型充分考虑了水电梯级开发流域孕灾条件,为水电梯级开发流域的科学研究和灾害防治工作提供了有益参考。

基于局部放电的水轮发电机定子绕组层间间隙放电的检测与分析

为提高绕组层间间隙放电故障诊断的可靠性,以水轮发电机定子绕组为试验对象,研究了通过局部放电诊断层间间隙放电时的影响因素。首先通过离线试验、在线试验、模拟试验方法获取绕组多放电源叠加时的层间间隙放电局放特征,然后通过线棒模拟电气传导衰减,结合发电机绕组结构、检测距离,分析检测距离对检测结果的影响。结果表明:绕组层间的间隙放电有独立特征,在其PRPD模式图中脉冲分布呈悬浮状且具有对称的正负极性,脉冲峰值位于45°和225°前后,两相中一相的正负极性脉冲峰值同时向右偏离45°和225°,另一相的正负极性脉冲峰值同时向左偏离45°和225°;当绕组结构不同时,放电间隙分布和汇流环长度也不同,由此造成的检测距离差异对局部放电信号幅值检测结果有较大影响,如果只考虑电气传导,检测距离每增大1 m,局部放电幅值平均衰减约10%,当只有距离较近的一相能检测到间隙放电时相间分析方法失效;即使绕组中同时存在多个放电源和间隙放电也可以通过间隙放电PRPD模式图的悬浮特征识别层间间隙放电;检测量程对局部放电模式识别有影响,当大量程全局图谱完整但局部模式相互重叠时无法识别具体故障,当小量程全局图谱不完整但局部模式图清晰时可识别具体故障。

无粘性土中桩基水平非线性地基反力系数研究

非线性地基反力系数法是分析近海桩基水平大变形性状的有效途径。针对我国近海广泛分布的粉土和砂土地基,建立了无粘性土中桩基非线性地基反力系数与桩基径向土压力之间的关系,据此基于物理模型试验和现场试验结果获得了粉土和砂土地基反力系数与桩径和桩身变位之间的非线性关系,为桩基水平受力大变形分析提供了简单有效的方法,适用于不同直径桩基的计算,得到了桩基物理模型试验和现场试验结果的验证。

防晕材料的表面电阻率测试技术研究及参数提取

建立了非线性防晕材料的高精度测试系统,对测试过程中的电压、压力、时间和湿度等影响因素进行了试验分析及研究,得到了获取准确试验数据的方法。通过对试验数据进行线性拟合,提取了防晕设计所需的参数,进行了防晕结构的设计,并进一步通过仿真线棒的耐压试验和理论计算,对测试方法的正确性进行了验证。

大型电机定子线棒防晕层电场的有限元研究

大型电机定子线棒防晕层的电场计算,对优化防晕设计、提高线棒耐压水平意义重大。本文在分析传统方法基础上,提出了非线性防晕层电场计算的新型有限元方法,该方法不含空气域,大幅减小了建模尺寸,并提高求解效率和准确率。对不同额定电压下的防晕层表面电位、场强及损耗密度进行了计算,结果表明:随着电压升高,防晕层的表面电位、场强和损耗密度峰值分布均出现向防晕末端移动现象;转角内侧的损耗密度明显大于外侧,最大值一般出现在中低阻交界面的内侧棱角处。通过电老化试验和阻容链算法的验证,该有限元方法能够满足工程防晕设计精度,并可对三维电场进行定位分析,为存在表面电阻率的有限元电场计算提供了求解思路。

大型电机线棒端部电场的有限元计算方法

由于大型电机定子线棒端部电场分布不均,造成防晕层表面易产生电晕和热老化现象。采用有限元弱解形式与多场建模相结合的方法,对大电机定子线棒端部防晕层电场及损耗密度分布进行了数值计算,并与阻容链算法进行了对比。结果表明,该算法能够避免阻容链方法所导致的算法误差,提高求解准确性;亦能有效解决传统有限元方法的建模及边界设定困难等问题,提高求解效率及精度;其防晕层损耗密度分布与电晕实验中的发热状况一致。该算法能满足具有多段非线性防晕结构的三维定子线棒端部电场计算的工程需要,可作为计算防晕结构及材料参数的理论依据,并为进一步建立优化计算模型提供基础。此外,该算法为存在表面电阻率的有限元电场计算提供思路。

乳酸在脑缺血再灌注损伤中的保护作用及最新研究进展

脑卒中作为全球致死率最高的的三大疾病之一,近年来一直受到持续关注。根据世界卫生组织（WHO）调查数据显示全世界每年新增脑卒中患者1500万,其中约500万人因此失去生命,另外500万人留有终身残疾。

定子线棒防晕区温升机理和检测分析方法

交流电气试验时,定子线棒端部温升现象明显,可使用红外热像装置进行温度检测。本文系统介绍了交流电气试验时定子线棒防晕温度的产生机理和检测分析方法,具体包括线棒温升机理、电热耦合计算方法、红外热成像试验方法和防晕温度参考评判准则,为线棒防晕温度的研究提供参考。通过制定防晕温度红外热成像检测的具体试验方法和步骤,为准确有效检测线棒温度提供依据。根据实际经验和理论分析,提出了分析线棒温度的基本准则,指导防晕优化设计。

基于有限元法的电磁超声换能器优化

随着超声检测技术的不断发展,电磁超声检测技术在测厚、无损检测、螺栓应力检测等领域的应用越来越广泛。电磁超声换能器以横波信号的接受为主要检测手段,产生的纵波较弱,若用于水轮机顶盖螺栓的应力检测会出现纵波回波信号较弱的情况。为了实现对顶盖螺栓的双波一体化换能器应力检测,通过建立多物理场有限元仿真,对比不同磁铁线圈组合方式的换能器性能,优化模拟了电磁超声的激发、传播过程,得到横波和纵波在螺栓内部传播的回波信号,验证改进后的电磁超声换能器的可应用性。

恒定电压下水射流相变及其动力学特性

为了解释水射流等离子体电弧发生的前驱现象,利用FLUENT/MHD软件,在直流电压1.0和1.1 kV下,对同轴圆锥态水射流相变反应器中的水—水蒸气相变过程及其动力学特性加以仿真,揭示了气流通道形成过程中,温度、密度、压力、速度等动力学参数及相互之间的影响。结果表明:水射流气体通道形成之初,内部流速整体趋势随时间增大;温度随时间升高,沿轴线方向温度降低。气流通道形成后,热量向反应器内扩散,通道增宽同时温度下降;通道形成之前,静压强有一段突然增高的现象。

砂土中大直径单桩水平受荷离心模型试验

大直径桩基在海洋工程中已越来越广泛应用。针对目前API规范p–y曲线对水平受荷大直径单桩的不适用性,通过离心模型试验研究了砂性土中大直径单桩分别在水平静力和循环荷载作用下的受力和变形特性。验证了通过实测桩身弯矩推算桩身变形和桩周土反力的有效性,分别获得了干砂和饱和砂的大直径单桩水平静力p–y曲线。在修正p–y曲线初始刚度的基础上,采用双曲线型p–y曲线分析了水平受荷大直径单桩的内力和变形。揭示了水平单向循环荷载下大直径单桩的桩身变形及内力变化特性,试验结果显示桩身变形和最大弯矩近似与循环次数的对数线性相关。最后,由各循环次数下的桩身弯矩获得了大直径单桩水平循环p–y曲线,提出了循环应力比相关的p–y曲线循环弱化因子,以及相应的桩基变形累积和内力变化分析方法。

VPI定子线圈绝缘的耐盐雾湿热老化性能研究

利用真空压力浸渍(VPI)绝缘制备定子线圈,开展模拟海洋气候的盐雾湿热老化试验。测试了不同老化周期时VPI绝缘复合材料吸水率的变化规律,并利用扫描电子显微镜(SEM)测试了材料老化前后表面微观形貌的变化;利用宽频介电阻抗谱仪测试不同老化时间、测试温度下VPI绝缘复合材料的频域介电特征量(介电常数、介质损耗因数、电导率)的变化规律,利用电介质极化理论分析老化前后微观结构形态变化与宏观介电性能之间的关系。结果表明:VPI定子线圈经过35周期的盐雾湿热老化试验后,线圈的介质损耗明显增大,表明VPI绝缘的耐盐雾、湿热老化性能较差。

基于MWorks的自动器-管路系统动态特性仿真

自动器是液体火箭发动机中用于调控工作过程的关键组件,其稳定性直接关系到系统的可靠性。为研究自动器管路系统的参数对系统动态特性的影响,根据液体火箭发动机系统中流量调节器、单向阀两种典型自动器的工作原理,基于国产自主化系统仿真软件平台MWorks,采用Modelica语言搭建流量调节器—管路系统和单向—管路系统模型,并分别开展了频域特性和时域特性仿真求解。考虑到MWorks以时间为仿真变量,为实现频域特性求解,将拉氏算子设置为全局变量,并通过拉氏算子与频率的关系以及频率随仿真时间变化的函数,得到频域参数随频率的变化曲线。结果表明:在MWorks中可通过以拉氏算子为变量的陈述式方程或传递矩阵形式的频域数学模型来构建液体火箭发动机组件频域模型,并可通过组件连接的方式完成系统动态特性仿真,且仿真结果满足精度需求。

发电机绕组端部斜边电场的影响因素研究

发电机在电气试验和运行中,定子绕组端部斜边电场很高,是易发生电晕放电的薄弱部位。本研究建立了定子绕组端部斜边电场的解析模型和有限元模型,研究了斜边电场的影响因素和规律,分析了斜边间隙、转角和填充介质介电常数变化对最大电场的影响,提出了改善端部电场的有效方法。结果表明:同相绕组下降低定子线棒的表面电场、减小线棒宽度、增大斜边间隙、减小线棒转角,异相绕组下增大气体填充介质的介电常数和绕组斜边间隙,均能有效改善斜边电场。绕组斜边电场有限元模型能够准确地分析绕组端部最大电场及分布趋势。通过紫外成像设备的电晕试验,验证了该模型的正确性,表明该模型具有良好的工程应用价值。

大型电机定子线棒及绕组的防晕技术研究进展

介绍了大型发电机定子线棒及绕组防晕材料研发、防晕结构设计、防晕测试与观测技术的发展历程,并对防晕技术的发展方向进行了讨论。

氩弧重熔对Q235钢热浸镀铝层组织和性能的影响

采用氩弧重熔技术对Q235钢热浸镀铝层进行改性处理,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对重熔前后组织进行了观察,并测定了重熔前后截面显微硬度,研究了重熔工艺参数对热浸镀铝层组织和性能的影响.结果表明,热浸镀铝层经氩弧重熔处理后,分层现象消失,组织上梯度过渡,试件由重熔层和淬硬层及基体构成.氩弧重熔处理能明显提高热浸镀铝层的显微硬度.氩弧重熔工艺参数对重熔层深度、硬度和裂纹率影响较大,焊接电流增加或焊接速度减小时,重熔层深度增加,硬度升高,裂纹率下降.

内屏蔽层对发电机定子线棒电性能的影响

研究了不同内屏蔽层处理的发电机定子线棒的介电参量和不同试验电压下的局部放电量,分析了这些参量随不同内屏蔽层的变化关系。结果表明:经过内屏蔽层处理的线棒介质损耗增量、局部放电量和击穿电压都优于没经过内屏蔽层处理的线棒,全屏蔽处理的线棒介质损耗因数要低于局部屏蔽处理的线棒。全屏蔽处理的线棒中,不同结构线棒的介质损耗和局部放电量随电压的变化基本相同,但击穿电压差异较大。这些参量能有效表征发电机定子线棒的电性能状况,可为大型发电机定子线棒选择不同的内屏蔽均压层材料和结构设计提供参考。