面向全量测点耦合结构分析与估计的工业过程监测方法

实际工业场景中,需要在生产过程中收集大量测点的数据,从而掌握生产过程运行状态.传统的过程监测方法通常仅评估运行状态整体的异常与否,或对运行状态进行分级评估,这种方式并不会直接定位故障部位,不利于故障的高效检修.为此,提出一种基于全量测点估计的监测模型,根据全量测点估计值与实际值的偏差定义监测指标,从而实现全量测点的分别精准监测.为克服原有的基于工况估计的监测方法监测不全面且对测点间耦合关系建模不充分的问题,提出多核图卷积网络(Multi-kernel graph convolutional network,MKGCN),通过将全量传感器测点视为一张全量测点图,显式地对测点间耦合关系进行建模,从而实现全量传感器测点的同步工况估计.此外,面向在线监测场景,设计基于特征逼近的自迭代方法,从而克服在异常情况下由于测点间强耦合导致的部分测点估计值异常的问题.所提出的方法在电厂百万千瓦超超临界机组中引风机的实际数据上进行验证,结果显示,与其他典型方法相比,所提出的监测方法能够更精准地检测出发生故障的测点.

基于电厂同步多点测量数据的相关聚类分析

为了对电厂的同步多点测量数据进行分析,使用全局指标代替经典参数的方法来减少分析数据量,并检查相位值之间的相关性。利用k-means算法进行聚类分析,检测和排除数据集中的异常值,以确保从一般角度实现评估,得出电能质量点之间的关系,并对聚类分析方法清洗后的电厂数据进行多点测量的相关性分析。电能质量的不同测量点之间的相关性是使用Pearson系数和Spearman秩系数来实现的。分析结果表明,电压包络线和闪烁指示器之间的相关性降低,但仍然显著,全局指标之间存在较多的显著相关性,可以为解决电厂的电能质量问题提供参考。

新能源环卫车底盘痛点以及改善方案研究

随着环卫行业电动化发展迅速,行业中存在的一些痛点问题也日益显著,这将不利于后续的快速发展。在此背景下,文章从销售和故障统计数据角度入手分析目前新能源环卫车行业底盘的痛点,分别从产品设计、产品制造、产品售后3大方面进行解析,并举实际案例进行阐述,最后针对各个问题提出解决措施。

基于DS-DBN多测点的工业机器人RV减速器故障诊断分析

为了提高减速器故障识别能力,融合DS证据理论和深度信念网络(DBN)设计了一种基于DS-DBN多测点的故障诊断方法,并开展实验测试验证。研究结果表明:经过30代训练后达到收敛状态,训练四个测点的DS-DBN故障诊断模型分类误差均小于5%,该方法能够快速获得全局最优参数。相比较单点测试,通过DS证据理论完成测点故障诊断融合处理后,可以将故障诊断准确率提升至接近100%的程度。该研究有助于解决工业机器人RV减速器隐藏的问题,延长使用寿命、减少经济成本。

基于加权融合矩阵系统聚类的多机床温度测点选择方法

针对不同数控机床热误差建模中温度关键点的选择和优化问题,提出有效减少温度测点并提高热误差预测精度的新方法.所提方法通过建立各个温度信号序列之间的相关性和差异性,对温度测点进行有效分类和选择.在系统聚类的基础上,将变量间的相关系数与欧氏距离矩阵进行权重赋值后加以融合,以优化各测点之间的共线性.利用灰色关联分析判断测点与热误差间的紧密程度并提取各类子集中的最优测点,以优化后的测点为输入构建基于支持向量回归的热误差预测模型.为了确定权重系数、聚类数、支持向量回归的参数,采用遗传算法进行参数寻优得到最优的预测模型.在多台机床上进行实验,列举出3台不同型号机床的验证分析结果,使用所提方法的预测均方根误差与原始测点的相比分别下降了24%、71%和62%.结果表明,所提方法在不同机床上均能实现在大幅减少传感器数量的前提下有效提高热误差模型预测精度;所提方法具有良好的通用性,与其他方法相比,所提方法的预测性能更强.

多点动位移数字图像相关法光测技术研究

动位移测量在诸多工程领域中有着大量需求,针对现有各种测量技术仍然存在着效率低、精度差、成本高等局限性。基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)原理,建立了一套多点动位移高精度光测技术及系统。首先设计了一种基于同心圆的靶标专用图案,用于测点的自动识别及图像的自动标定,并通过对硬件配套软件SDK(software development kit)的二次开发,构建形成了可同时适用于无线和有线工业相机的硬件架构,最终开发形成多点动位移DIC光测软件系统。采用3等精度量块对该系统进行精度校准试验,结果表明该系统测量精度为0.01 mm,系统基本误差为0.05%,灵敏度为0.2%。进一步开展典型应用场景测试,发现该系统在低频振动测量时具备与高精度激光位移传感器相当的精度,而对于高频振动场景,采用高频率相机也可实现动位移高精度实时测量。可见该系统与激光位移传感器等相比有显著优势,可在实验室测量、工程现场测试等场景中推广应用。

基于虚拟阻抗的多落点混合级联直流系统故障电流抑制方法

多落点混合级联直流系统存在特有的模块化多电平换流器(MMC)功率盈余问题。当受端交流系统发生短路故障时,MMC过流、过压将引起MMC阀组闭锁,进一步可能导致系统功率中断。多落点混合级联直流系统整流侧采用电网换相型换流器(LCC)、逆变侧采用LCC与多台MMC级联。针对该系统提出一种适用于受端交流系统故障的故障电流限制方法,在逆变侧MMC控制中引入虚拟阻抗降低故障电流,无需额外添加设备。对虚拟阻抗的控制引入、计算以及投入实现过程进行了详细阐述,并在PSCAD/EMTDC中搭建模型进行仿真分析。结果表明,所设计的虚拟阻抗控制器可以实现故障电流的有效抑制,并防止功率倒送,从而实现混合级联直流系统的交流故障成功穿越和功率可靠传输。

基于关联规则的柴油发电机组故障录波数据冗余点过滤算法

柴油发电机组故障录波数据受到现场总线、调节器输出电压等多因素影响,冗余信息较多,为提高冗余数据的过滤比例,基于关联规则设计柴油发电机组故障录波数据冗余点过滤算法。更新冗余点区域范围,计算网格内每一个阈值点到中心区域的距离,计算更新后冗余点数量,获得冗余信息的分布区域;基于关联规则建立数据相关性模型,针对每一级的关联规则,提出判定条件的标度值矩阵,对权重向量进行归一化处理,获得柴油发电机组故障录波数据的评价公式;设计冗余点过滤算法,结合数据点的相似度,剔除故障录波数据中的冗余数据。由试验结果可知,在同等网络规模下,该算法的网络传输数据总量均较高,且其数据采集次数的下降幅度最小,录波数据冗余点过滤效果得到保证。

热工自动化设备管理系统的技术要点研究

当前,为了更好地适应并满足生产需求,热工自动化设备管理系统功能不断强化,其复杂程度也越来越高。由以往的普通机械设备逐步发展成为集电子、自动化、数字技术、计算机技术等于一体的先进自动化设备。但与此同时,设备发生故障的情况更加复杂,由于故障呈现突发性、随机性以及危害性大等显著特点,对机组平稳、安全、经济运行等构成重大影响。在此背景下,要明确热工自动化设备管理系统的技术要点,遵照技术规范,加强故障诊断并创新防范措施,以实现系统的优化,为顺利生产创造有利条件。

LIDAR技术在树高测量上的应用与精度分析

该文介绍了基于TerraSolid处理软件平台,采用机载激光雷达(LIDAR)数据进行独立树树高测量的原理和方法,并在北京市昌平试验区进行了研究试验.试验表明,通过LIDAR数据量测、分析,可实现对树高的测量;此外,通过与外业实测树高的比较和相关性分析可看出,采用LIDAR测量树高的方法,基本可满足林业调查的精度要求.在此基础上,还对利用LIDAR测量树高产生误差的原因进行了分析和归纳,为LIDAR技术在森林生物量测量中的应用、推广提供了理论依据.

基于Fisher最优分割法的机床热关键点优化研究

利用温度测点建立热误差模型时,测点的选取直接影响到模型的精度。采用一种最优化分段方法——Fisher最优分割法,以试验采集到的原始数据作为分析数据,通过计算分类的直径、比较各类中的误差函数,对机床测点变量进行分类,经过对各类中温度变量与热误差之间相关系数的计算,获得用于热误差建模的热关键点,从而完成测点优化。利用多元线性回归方法对其优化出的测点建立热误差模型,与采用变量分组优化选出的温度测点建立的热误差模型进行比较,结果说明Fisher最优分割法可行、实用性强。

天津海河隐伏断裂的晚第四纪活动特征研究

在海河隐伏断裂精确定位的基础上 ,文中利用天津地区晚第四纪地层中的 4个海相地层作为标志层 ,通过地质钻孔勘探、微体古生物鉴定、地层对比及年代学测定和研究 ,获得了海河断裂的晚第四纪活动特征。研究表明 ,海河断裂在天津市区段的上断点埋深为 2 1m ,对应的最新活动时代为晚更新世晚期至全新世早、中期 ,塘沽区段的上断点埋深为 16 4m ,最新活动时代已进入了全新世早、中期 ;天津市区段在晚更新世晚期 (36 2 90aBP)以来 ,垂直运动速度为 0 2 4 8mm/a ,塘沽区段全新世(72 0 0aBP)以来的平均垂直运动速率为 0 333mm/a。这表明海河断裂塘沽区段 (东段 )的活动性明显高于市区段 (西段 )。

电力变压器油箱固有频率测试及其影响分析

首先分析油浸式电力变压器振动产生机理以及油箱壁发生共振现象原因,对常用油浸式电力变压器的油箱壁结构特点进行了分类,提出了振动测点布置的方法。对1台100 kV·A、10 kV/0.4 kV油浸式变压器油箱表面固有频率进行测试,并对所有测点固有频率特性进行分析,并与变压器空载运行时油箱表面测得的振动信号进行比较,由比较可知当使用振动测量法诊断变压器故障时需考虑油箱壁共振现象的影响。

用于三维变形测量的数字图像相关系统

针对材料力学实验中的三维变形测量,提出并实现了一种基于双目立体视觉、摄影测量术和数字图像相关法的便携式三维变形测量系统。研究了该系统涉及的双目摄像机标定,图像相关算法,三维重建,以及三维位移、应变计算等关键技术。提出了一种基于摄影测量术的摄像机标定算法,该算法采用10参数镜头畸变模型,不需要高精度标定板即可实现摄像机的高精度标定。利用最小二乘非线性优化算法实现了数字图像的高精度匹配,针对非线性优化初值难求的问题,提出了一种基于种子点的初值计算方法,为非线性优化提供了可靠的初值。最后,介绍了三维重建以及计算三维位移、三维应变的方法。实验结果表明,标定结果的重投影误差为0.03 pixel,图像匹配的误差约为0.02 pixel,静态外形及位移的测量精度为0.05%,应变的测量精度优于0.5%。与传统的测量方法相比,本文提出的系统可以更准确、全面、直观地实现对位移场、应变场的测量。

谱相关密度分析在轴承点蚀故障诊断中的研究

利用谱相关密度提取轴承故障特征时需要在循环频率域和频率域上同时兼顾高分析带宽和高分辨率,从而使得该方法的计算量庞大,难以达到较高的分析精度。鉴于此,首次在循环平稳分析中引入解析的思想,利用解析形式的谱相关密度在循环频率域不存在高频特征的特点,提出运用时域选抽技术,在保证分辨率的同时降低分析带宽,减少计算量,从而得到更好的分析效果。本文以一般调幅信号解析形式的谱相关密度分析为基础,对滚动轴承点蚀故障模型进行了分析,推导了其谱相关密度分析的理论结果,给出具体的算法实现。仿真调幅模型和实际轴承故障信号,证实了理论分析的正确性和算法的可行性,同时也验证了谱相关密度分析对调幅特征的提取能力。

大变形测量数字图像的种子点匹配方法

针对数字图像相关方法中的大变形测量难题,提出了一种数字图像的种子点匹配方法.对于连续变形的图像系列,将图像子区划分后,选取其中任一子区作为种子点并进行相关匹配,根据相邻状态变形的连续性,提出了一种改进的整像素搜索方法,可保证种子点在大变形情况下仍能匹配成功.当种子点匹配完成后,根据同一状态相邻点变形的连续性,利用种子点的相关参数计算其4个邻近点的相关参数初值并完成匹配,按照同样的方法依次向外扩散,直至所有的点匹配完成.通过刚体旋转和单向拉伸实验表明,对于40°旋转图像的位移场以及高达113%的钢试件大变形,测量结果良好,具有较高的精度,证明了该方法的有效性.

电力系统中直流接地电阻检测和接地故障点探测的方法研究

本文论述了现有的直流系统接地故障检测方法及其不足之处 ,提出了一种全新的直流接地故障检测方法。该方法具有对直流系统无任何不良影响 ;检测结果不受分布电容的影响 ,检测精度高 ;能准确判断故障所在支路 ,故障定点准确 ;电路简单 ,成本低廉等优点。

基于Kohonen自组织竞争网络的机床温度测点辨识研究

提出一种基于Kohonen神经网络的温度测点辨识优化算法,用机床进给系统上不同位置处的温度测点变化值及定位误差作为输入样本来训练神经网络。利用该网络的自组织竞争将胜出的结果输出到相应的分类模式中,根据各类分类模式中温度变量与热误差之间的相关系数,确定出机床热关键点。通过多元线性回归理论建立了热误差模型,与基于变量分组优化方法的热误差模型比较发现,该方法具有更好的可行性和有效性。

基于故障-测点互信息的传感器多目标优化配置

针对大型流程工业系统状态监测故障诊断的传感器优化配置特点,建立能够定量反映测点获取故障信息效率的故障-测点互信息矩阵.提出传感器系统测点-故障关联度优化目标函数,建立兼顾测点获取故障信息效率、传感器系统可靠性、经济性的多目标优化配置模型.设计改进的非支配排序遗传算法(NSGA-II),在保证故障可检测性和可分辨性的前提下,获得兼顾3大优化目标的Pareto前沿解集.电站除氧器的实例分析表明了该方法的可行性和有效性.

基于故障关联因子的新型广域后备保护

提出一种基于故障关联因子(fault correlation factor,FCF)的广域后备保护新方法。该方法在系统正常运行情况下,根据网络拓扑结构及相量测量单元(phase measurement unit,PMU)的配置情况,初始化保护关联域;借助开关变位信息和启发式搜索技术快速更新保护关联域(protection correlation region,PCR)。在系统发生故障后,通过分析各关联域内差动电流故障稳态分量,界定故障关联域,实时计算该关联域内的故障关联因子,并据此确定具体的故障支路。新英格兰10机39节点系统的仿真结果表明:该方法不受系统运行方式的影响,计算简便,易于实现,且能够在PMU有限测点情况下快速、灵敏、可靠地判别故障位置。