电气化铁路钢轨消磁系统的设计及试验研究

为消除钢轨的异常剩磁,考虑铁路的工作环境,基于永磁体消磁法的原理设计了针对钢轨的永磁体消磁阵列,并通过仿真和试验验证了消磁阵列的可靠性。基于消磁阵列、钢轨结构及铁路环境研制出适用于钢轨的永磁体消磁装置,并进行功能验证试验。试验结果表明:永磁体消磁装置可将钢轨表面磁场从100 Gs降至5 Gs以内,低于机车车感器的感应阈值36 Gs,表明消磁效果达到要求。

消磁电流控制仪快速检修技术研究

消磁电流控制仪修理主要依托修理样机开展,修理样机与实装基本一致,没有专门设计修理功能,修理效率不高。文章提出一种快速检修技术,可以融合多种型号消磁电流控制仪的修理功能,实现故障快速定位和修复,降低对修理人员的专业要求,提升装备维修保障效率。

利用舰船内部磁场的反演建模方法

积分方程法被广泛应用于舰船磁场反演建模当中,但模型要求有足够多的测量点用于获取舰船在特定深度的磁场。针对积分方程法利用近场磁场建模时精度较差的问题,提出一种增加约束方程的改进措施,并分别开展了薄钢板模型和三维舰船模型磁场数值仿真。采用有限元方法对舰船内部测量点进行初始化选择,基于舰船内部磁场测量值构建了反演模型,采用奇异值分解法求解磁源参数并预测船外空间磁场,舰船外部空间磁场预测结果的均方根误差小于12%。舰船舱段模型磁场推算实验表明,由舱段内部磁场预测外部磁场的均方根误差约为13%,证明了所提出方法的有效性,可以改善传统反演模型的不稳定和精度不足的问题,研究结果可为舰船闭环消磁的算法设计提供思路。

基于倾斜关联筛选的船舶分区消磁绕组部署及消磁电流优化策略

在现代舰船消磁系统中,消磁绕组主要基于舰船舱壁的形状进行分布,难以保证每个消磁绕组的消磁效果.为解决这一问题,引入一种高维变量筛选中的倾斜关联筛选方法,选择合适的阈值,将原有绕组进行拆分重组,对原有消磁区段进行重新划分,进而改善每个绕组的单位绕组磁感应强度.针对绕组重组后消磁电流计算时存在的参数向量稀疏和多重共线的问题,提出了倾斜关联筛选-部分岭回归算法,通过仿真可知,在阈值为0.73和0.91时,该算法相较最小二乘法消磁误差最大幅值分别减小了10.08%和17.59%,而剩余均方根误差分别减小了10.45%和12.17%.根据仿真结果可知,采用该算法后消磁效果得到明显提升.

一种能量回馈型脉冲电流消磁电源及其控制方法

随着大型舰船的不断发展,舰船用消磁系统的消磁电源功率等级不断增加,现有的静止式消磁电源存在损耗大、功率等级较低、泄能成本高等问题亟待解决。针对目前混合储能系统的研究,该文首先提出一种能量回馈型脉冲电流消磁电源,其由锂电池供能的多相交错Buck变换器、超级电容储能的全桥模块串联构成,输出侧经晶闸管换向电路连接,从而可以得到极性可调的脉冲电流序列,利用级联全桥的形式,有效地降低了开关器件的电压应力与脉冲电流上升阶段的大功率供能问题,该结构可以替代泄能回路,大大降低消磁电源成本;然后该文详细给出了能量回馈型脉冲电流消磁电源的原理分析,以及在单路消磁电源能量链与多路消磁电源能量链并联的情况下的相应控制策略;最后对该拓扑结构进行了仿真测试,仿真结果证明了拓扑结构与控制策略的可行性。

基于BP-SA混合学习策略优化的舰载消磁系统在役考核评估方法

装备在役考核是验证装备服役后的作战与保障效能,促进装备迭代升级的重要手段。针对舰载消磁系统在役考核工作特点和常规考核评估方法的不足,从作战效能、适用性、可靠性、维修性以及测试性等5个方面建立了舰载消磁系统在役考核指标体系。在传统BP神经网络的基础上,引入模拟退火策略随机寻找更优解,提高了神经网络的收敛性和稳定性。评估模型经过70组舰载消磁系统数据样本的训练、测试和验证,最终得到剩余预测残差RPD为9.3093的实验结果,表明了该模型不仅克服了传统BP神经网络算法局部极小、拟合效果差等问题,且对于舰载消磁系统在役考核结果具有很好的预测与评估能力。

磁罗经补偿装置对消磁绕组绝缘故障诊断的影响及改进

磁罗经补偿装置是校正船舶磁罗经误差的重要设备。文章分析了磁罗经补偿装置的工作原理和其绝缘性能对消磁绕组绝缘故障诊断的影响,提出通过非接触式直流电流传感器采集电流,能够消除磁罗经补偿装置绝缘性能对消磁绕组绝缘故障诊断的影响,提高了故障诊断准确率。

舰船消磁绕组优化调整算法研究

舰船消磁绕组调整是消磁工作的重要内容。为提高消磁绕组对舰船磁场的补偿质量与作业效率,提出了一种消磁绕组调整优化算法。该算法综合考虑了不同绕组的补偿特点,确立了舰船消绕组调整的优化目标和约束条件,并结合自适应遗传算法提高了算法的有效性。实验结果表明:所提算法具有显著的优化效果和鲁棒性,极大地提高了消磁绕组调整的精度和速度,能够实现消磁绕组调整的计算机算法替代,为舰船消磁智能化提供可靠支持。

电解槽短路口分流消磁快速修复技术的研究与应用

本文核心研究了电解槽运行期间出现短路口打火、放炮等事故导致短路口损坏问题时的应对策略和技术手段。在修复过程中,首先运用了应急连接母线与槽周母线分段设计进行有效分流,以达到消磁和快速修复的目的。进一步证实了小型移动式铣床在加工焊接修复表面时展现出的高度灵活性和高效性。此外,还验证了自蔓延焊接技术在有限空间内,特别是在电解槽槽周母线焊接上的实际应用效果,文中探讨了在维修过程中保持不间断供电的情况下,安全、顺利地拆除应急母线并过渡到正常供电的操作流程,这一实践为电解槽发生短路口事故后的高效、快捷维修提供了切实可行的技术方案。

新型消磁仪器的研制

变压器重新投运时,为了快速建立磁场,往往会出现励磁涌流,而变压器剩磁的存在,将进一步加大励磁涌流的幅值,使得变压器的保护误动作。变压器在进行电气试验后,因电气试验施加的直流电流,变压器铁心中的剩磁会进一步增加,对变压器正常投运造成隐患。因此,在变压器投运前对其剩磁的降低或消除,是确保变压器正常投运的因素之一。文章研究一种对变压器剩磁进行检测、具备变压器消磁功能和低压交流剩磁验证功能的消磁仪器,从而提高变压器消磁判断能力及效率。

采用随机微粒群算法的舰船消磁系统优化调整

随着舰船消磁技术的发展,消磁线圈的数目越来越多,用于调整消磁系统的常规方法越来越难以实施.为解决这一问题,采用随机微粒群算法对舰船消磁系统进行了优化调整,给出了优化调整数学模型及优化结果.计算例子表明随机微粒群算法在舰船消磁磁场特征均方根最小和峰值最小方面均比常规方法更有优势,而且这种方法还能用于优化与舰船磁场特征相关的任意一个或多个参数.因此,利用这种新方法可以将舰船消磁系统调整到最优状态,从而能够保证舰船的磁性安全.另外,随机微粒群算法具有算法直观,编程简单,计算速度快的优点,可以方便地应用于工程实际.

潜艇闭环消磁中外部空间的磁场推算

利用实时测量的内部磁场值准确推算出外部空间目标磁场值是潜艇实现闭环消磁要解决的关键技术之一。通过虚拟磁源法,得到了表征潜艇内外空间磁场变化量之间关系的表达式。对利用积分方程法模拟得到的潜艇模型内外空间磁场进行了仿真实验,实验结果表明:用内部数据推算得到的外部空间磁场与仿真数据几乎完全吻合。在实验室用潜艇模型进行了验证实验,推算数据与实测数据依然吻合,相对均方根误差最大为6.5%,该方法可用于潜艇闭环消磁中外部空间磁场推算。

舰船任意姿态下消磁系统电流变化关系

推导出舰船消磁系统电流在任意航向上有纵倾和横摇时的变化关系；利用主磁航向上消磁系统电流与各干扰量以及地磁场的联系，提出了在磁东航向上利用舰船横摇时消磁系统电流变化关系对垂向感应干扰进行分离的方法，为在同一地点实现对舰船消磁系统跨纬度区抗干扰调整提供了可能．

一种弱磁作用下铁磁物体感应磁场的计算方法

铁磁物体感应磁场的数值计算研究在舰艇消磁等领域具有重要的应用价值.针对弱磁作用下铁磁物体感应磁场计算的问题,根据均匀磁化体的特点,建立了基于单元表面积分的铁磁物体感应磁场模型.为了解决工程中铁磁物体磁化率难以确定的困难,从弱磁作用下铁磁物体的磁化特点出发,利用磁场垂直分量测量值建立了以单元磁化率为未知量的数学模型,并运用寻优能力强、速度快、易于求解多维优化问题的微粒群算法对磁化率数学模型进行了优化求解,进而用单元表面磁场积分法解算了铁磁物体的感应磁场.通过钢板计算实例中磁场测量值和计算值的比较,表明该方法计算精度较高,能够较好地反映弱磁作用下铁磁物体的感应磁场分布,有一定工程实用价值.

基于多种群搜索策略粒子群算法的舰船消磁优化

在现代舰船消磁系统中,消磁线圈数目不断增加,已经难以用常规方法进行调整。为解决这一问题,将一种基于多种群搜索策略的粒子群算法用于舰船消磁系统的优化。利用多种群协作来压缩搜索空间,快速提高得到全局最优解的概率。利用测得的船体原始磁场和各消磁线圈的磁场效果,以舰船残余磁场均方根最小和峰值最小为目标函数,用该算法对系统进行优化调整,并给出优化调整的数学模型及优化结果。仿真结果表明该方法可以高效、快速地决策出消磁电流的大小和方向,对提高消磁质量、缩短消磁时间是十分重要的。

外径1422 mm、X80高钢级输气管道的消磁技术

油气管道组对焊接过程中,管端管口处经常存在着剩磁,当剩磁较大时易发生磁偏吹,有可能影响焊接施工进度和焊接质量。中俄东线天然气管道工程首次采用外径1 422 mm大口径、X80高钢级管道,现有的消磁方法和消磁设备对其适用性难以确定。为此,通过分析管道剩磁产生的机理,探讨了不同消磁技术的原理和优缺点,选取直流消磁技术开展现场试验,分析了国内外典型直流消磁设备的消磁能力,进而开展了磁感应强度对焊接影响、经验判断方法和空间分布规律试验。研究结果表明:①现有的直流消磁设备消磁能力差异较大,试验所选用的A型号直流消磁设备针对外径1 422 mm、X80管道最大消磁能力可达490 mT,并且具有电压补偿功能,消磁能力和稳定性较高,而其余设备的消磁能力则相对较弱,难以满足大口径、高钢级输气管道强磁力情况下的现场消磁需求;②直流焊机以及永磁铁等消磁方法的消磁能力较弱,可以作为在施工现场没有专用消磁设备时的一种备选消磁法,仅适用于磁感应强度较低、局部开展消磁的情况;③为了确保焊接质量,实际作业过程中,当管口剩磁小于5 mT时方可进行焊接作业,此时剩磁对焊接影响可忽略;④剩磁在管端轴向和周向上分布不均匀,现场消磁时需局部调整。结论认为,该研究成果可以为大口径、高钢级输气管道消磁及焊接作业提供支撑。

管道焊接前消磁方法

分析了钢管中剩磁产生的原因及其对焊接质量的影响,介绍了胜利油田基地集中供热二期工程焊接前的消磁工艺过程和消磁方法。胜利油田项目部技术组查阅资料,提出了用直流电或交流电,以及借助电磁铁或者永磁铁所建立的磁场方法。经过现场实践后,问题得到了解决,保证了工程顺利进行,并为以后施工提供了依据。

一种潜艇内外磁场换算算法的实验验证

将磁矩作为潜艇磁场的虚拟源,通过磁场变化量推导了潜艇内外磁场变化量的关系式,解决了制约闭环消磁技术发展的核心问题。并以封闭的铁质空心圆筒模拟潜艇,测量模型内外磁场变化量,对内外换算关系式进行了实验验证,实验结果表明,用该关系式由内部磁场换算外部磁场,误差可以控制在10%以内。

大型舰船分区消磁理论研究

针对以往舰船消磁系统采用单一消磁电流回路所带来的诸多弊端,对某型舰首次提出分区消磁的思想.在理论分析计算的基础上,进行了模型试验研究.所得有关数据和结论对于舰船消磁系统设计、建造及调整等都有重要的参考价值.

一种海洋环境地磁场三分量的测量方法

提出了一种利用安装在舰船上的三分量磁传感器进行地磁场测量的方法.从理论上解决了在任意舰船姿态下,消除测量中舰船磁场干扰的问题.为测量船在海上测量地磁场的三分量奠定了理论基础.根据我国舰船普遍安装的导航设备的精度,进行了计算机仿真.从仿真结果看,其误差不超过50 nT,能够满足舰载消磁系统对三分量磁场的精度要求.