基于SVD-CWT和CNN的水轮发电机转子故障识别

水轮发电机转子振动故障识别是水电站运维的重难点问题,为此提出一种基于转子振动信号的故障识别方法。首先针对发电机转子的非平稳和非线性振动信号,采用奇异值分解(SVD)并结合能量差分谱理论进行降噪预处理;对预处理数据使用连续小波变换(CWT)转换为时频图并形成图像数据集;然后将该图像数据集作为卷积神经网络(CNN)输入,通过CNN多层池化及卷积形成分布式故障特征表达,最终实现发电机转子故障模式识别和分类。经实验验证,该方法准确率达到99.5%以上,能有效识别出发电机转子的故障类型。

页岩储层压裂流固耦合数值模拟及裂缝扩展研究进展

页岩储层岩体结构复杂,天然裂缝网络发育,储层压裂改造过程中大量天然裂缝激活,形成复杂的水力裂缝网络,大幅增加储层渗流能力。因此,储层压裂改造技术是实现页岩油气商业开发的关键技术之一。页岩储层压裂涉及到多个物理过程的相互作用及大量裂缝的动态拓展,是一个典型的流固耦合力学问题。其中:数值模拟是研究压裂裂缝扩展机制、缝网动态演化过程及压裂优化设计的重要手段之一,是近些年油气开发领域的研究热点。针对该问题,本文首先分析了页岩储层压裂的特点及主要流固耦合力学过程,并对主流数值模拟方法的特点进行了总结;其次,从复杂压裂缝网动态演化模拟和储层尺度压裂模拟两个角度对近些年取得的主要进展进行了总结;最后,依据压裂模拟的研究现状及实际工程需求,对页岩储层压裂数值模拟的发展趋势进行了展望。

基于磁流体稳定性提升的电解槽母线改造研究

磁场是电解槽磁流体稳定性的决定性因素,本文对铝电解槽的磁流体稳定性进行研究,通过采用自均衡网络化母线技术降低电解槽垂直磁场,改造后的垂直磁场平均降低47.5%,且四个象限磁场强度分布均匀。通过瞬态磁流体模型及流动场稳定性分析验证,500s左右后电解槽可自行恢复稳定状态,界面变形减小1.2cm,证明采用自均衡网络化母线技术后的电解槽自平衡能力及抗波动能力均得到增强,从而节省直流电耗150kWh/t-Al。

基于MIKE HYDRO River模型的轨交交通施工期防汛安全影响论证

轨交交通施工期间,受车站结构设计、周边场地限制等因素影响,河道需要断流施工,断流会对区域的防洪除涝安全及水环境产生影响。本文以上海轨道交通13号线西延伸工程为例,构建一维河网水动力模型,分析排涝及引调水工况下水位及水质变化情况。结果表明,平原河网地区个别河道断流对于区域防洪除涝安全影响较小,会严重影响河道断流处的水环境;通过增设导流措施可以减轻断流的影响,为平原河网地区河道断流影响分析及措施制定提供依据。

基于复杂网络理论的机组精益化管控评价体系研究

为提高水力发电机组运行效率与可靠性,提出了一种基于复杂网络理论的机组精益化管控辅助支持系统。研究设计了由机组基本指标、运行摆度、运行振动值和运行温度构成的水力发电机组评价技术指标,并建立了基于复杂网络理论的机组评价方法。通过实例测试验证表明,该方法能较为准确地评价水力发电机组的运行状况,对实现水力发电机组的精益化管控具有重要意义,可为提高发电效率和降低运行成本提供理论支持和实践参考。

基于Arc Hydro Tools的祁连山国家公园小流域划分

以祁连山国家公园为研究区,基于30 m分辨率数字高程模型数据,利用Arc Hydro Tools水文数据模型与河网密度法,在确定最佳集水面积阈值的基础上提取河网并划分小流域,统计小流域的部分特征参数.结果表明,集水面积阈值与河网密度呈幂函数关系,祁连山国家公园最佳集水面积阈值为6000栅格数;河网提取结果与全国1∶250000三级水系流域数据集的河网套合差为2.62%,叠加至遥感图像对比,发现提取结果相较于全国1∶250000三级水系流域数据集更接近真实水系;共划分祁连山国家公园小流域5717个,约80%的小流域面积在3~50 km2.从提取效率和结果精度来看,Arc Hydro Tools模型与河网密度法相结合可较准确提取山地区域河网及小流域.

大型陆上水风光综合基地交直流组网送出方案研究

西南地区大规模陆上水风光综合基地颇具开发潜力,需确定合适方式将其送至东部负荷中心。针对风光新能源基地内部的升压汇集,鉴于传统的交流方案存在无功、距离受限等问题,开展了大型陆上风光综合基地的交直流组网送出方案研究。首先,从光伏风电并网多电压等级直流系统和水电孤岛送出系统两个方面介绍了水风光综合基地的交直流组网方案,并给出光伏风电并网多电压等级直流系统各级直流变压器方案。随后详细描述了直流电压控制策略和故障穿越控制策略。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建15000MW大型陆上水风光综合基地交直流组网送出系统仿真模型,验证了所提交直流组网方案的可行性。

矿用宽体车主动油气悬架的复合控制方法研究

由于矿用宽体车被动油气悬架不能根据路面情况以及车载变化达到实时调整车姿来满足车辆平顺性要求,为进一步改善矿车行驶平顺性,提出一种神经网络和模糊PID控制相结合的主动悬架复合控制方法。建立单气室油气弹簧数学模型,并经实验验证了模型的正确性;在此基础上以C级路面作为输入,建立1/2车辆动力学模型,以悬架输出力为控制对象,对控制器的设计进行了详细研究,并对矿车前半车身垂向及侧倾方向的振动特性进行了对比分析。结果表明:与被动悬架相比,所设计的主动控制策略使车身垂直加速度降低了38.45%,侧倾角加速度降低了27.16%,轮胎动载荷降低了32.68%,悬架动扰度降低了34.8%,极大地改善了车辆行驶平顺性。

轻量级感知网络学习下风水互补发电系统调节性能分析

为实现复杂风速环境下电网功率与频率快速维持平稳状态的目的,提出一种基于轻量级感知网络的深度强化学习算法。该算法在深度确定性策略梯度算法基础上,设计电网频率变化与功率波动幅值为奖励函数,用于获取突变风速与高斯白噪声风速环境下的最优控制策略,并引入一种具有感知能力的轻量级深度神经网络,利用其延后降采样操作和压缩特性进一步提升算法响应速度。最后,以某风水互补发电系统为例,对比传统PID控制与深度确定性策略梯度算法和轻量级网络强化学习算法控制效果,表明智能算法使功率响应速度提升了30%,频率响应速度提升47%,具有更强的鲁棒性和适应性。

基于InfoWorks ICM的城市河网调控与分析--以福州市仓山区龙津阳岐片区为例

针对典型感潮河网地区水环境污染日趋严重与洪涝灾害频发的问题,为优化河网水动力和降低河道漫溢风险,基于Info Works ICM(integrated catchment management)模型建立福州市仓山区龙津阳岐片区城市水文模型与一维河网水动力耦合模型,以2022年6月14日实测降雨及河道水位数据对模型参数进行校准,平均纳什效率系数为0.78,平均洪峰误差为1.5%。设计并模拟3种晴天工况和3种“卢碧”台风雨天工况,结果表明:晴天从无调控到工况3,随着引水量的增加,河网平均流速逐步增加,总体增加66.4%,河道水动力提升显著;雨天从原有调控工况到工况3,随着河道预降水位值增大,关键断面平均超警历时逐步减少,总体下降73%,河道漫溢风险明显降低。构建河网水文水动力耦合模型和工况优选,可为仓山区进一步提升河网水动力与城市汛期洪涝灾害防治能力的方案制定提供决策依据,也可为其他同类研究提供借鉴。

基于BAS-BP模型HMCVT换段液压系统故障的诊断方法

[目的]为了提高液压机械无级变速器(HMCVT)换段液压系统的平稳性和安全性,设计了一种应对换段液压故障的诊断方法。[方法]利用自主研发的液压机械无级变速器试验平台,获得5种油路故障状态模式数据集;通过数据预处理及随机抽取的方法得到120组单一故障样本集和21组组合故障样本集,基于天牛须搜索算法(beetle antennae search,BAS)和BP(back propagation)神经网络,对处理后的120组单一故障样本建立了故障诊断模型;对标准BP神经网络模型和优化型BP神经网络模型进行试验测试和比对研究。[结果]所使用的BAS-BP方法对试验样本实现了5种油路状态模式分类;与标准BP神经网络相比,BAS-BP方法可以更好防止网络受限于局部极小值,且故障诊断正确率提升10%。[结论]与常规优化算法相比较,BAS-BP方法所需训练时间短、收敛速度快,算法运行速率提升85.76%,拥有更好的稳定性和判别精度。特别需要指出的是,该方法对于组合故障的判别仍然有效。

考虑破坏深度和发电保证率的水风光互补调度规则研究

清洁能源出力的不确定性以及极端气候条件下的脆弱性对电网运行安全的影响越来越突出,提出了同时考虑发电保证率和出力破坏深度的水风光长期互补调度规则生成方法。该方法以发电量最大为目标,考虑水风光联合出力保证率和出力破坏深度,采用混合整数非线性规划方法对水风光进行长时间序列模拟联合调度。在此基础上,采用灰色关联方法筛选输入因子,以各水电站出力作为输出,应用BP神经网络生成水风光互补调度规则。最后,通过实例分析验证了所提模型的有效性,并通过不同风光装机规模、是否考虑破坏深度相关场景模拟分析进一步论证了所提模型的优越性。

基于模糊神经网络的水轮发电机组甩负荷过程调速器开度模式控制

基于模糊神经网络的水轮发电机组甩负荷过程调速器开度模式控制方法,能够快速稳定甩负荷过程中水轮发电机组的运行频率,保障电力系统平稳运行。构建水轮发电机组调速器数学模型,以模型中3个关键调节系数为目标输出,发电机组转速的误差变化率与误差为目标输入,设计5层模糊神经网络模型与控制规则;通过该模型依据此控制规则,模糊推理与模糊化目标输入,并持续迭代学习训练后,输出3个关键调节系数,向PID控制器内输入此类系数;由PID控制器以此输入为依据,控制水轮发电机组甩负荷过程调速器的开度模式,获得稳定频率输出。结果显示,该方法可通过对实验水轮发电机组甩不同额度负荷过程中调速器开度模式的控制,有效调整并稳定不同甩负荷过程中机组的运行频率,且控制中的控制精度较高,调整用时与超调量均较低,综合控制效果理想。

基于声音特征的水力发电机组试验分析

针对工业设备声音数据的易得性,对两河口2号水轮机组开机试验过程中的升/甩负荷等实验进行声音数据采集,对采集的声音数据进行RMS、频谱、声谱图分析。基于波形、频谱以及声谱图的细微差别,选择神经网络作为辅助手段,将声谱图作为训练样本进入神经网络输入层,得到声纹特征,将声纹特征接入聚类模型实现分类,并实现测试样本的分类打分。结果表明,试验中的不同负荷工况和尾水门泄露事故均能够正确识别,本试验训练的模型对工况分类的正确率达到了100%。该研究将有助于建立针对水电站机电设备整体和重要关键部件的机器声纹特征图谱库。

平原河网地区水库溃坝洪水数值模拟分析——以江西省柘林水库为例

为了克服传统一维水动力学模型在模拟平原河网地区溃坝洪水中的不足,准确模拟洪水漫溢堤防后泛洪区溃坝洪水演进过程,建立了平原河网地区水库溃坝洪水计算的一维-二维耦合模型。以江西省柘林水库为例,计算了水库不同工况下的溃坝洪水及其在下游洪泛区的演进过程,分析了溃坝洪水的淹没风险。结果表明:柘林水库遭遇可能最大洪水漫顶溃决和管涌渗透破坏溃决工况,坝址洪峰流量分别为87000 m^(3)/s和46000 m^(3)/s;修河干流柘林坝址至虬津河段两侧有山头控制,溃坝洪水可被约束在狭窄的山谷内,水位涨幅较大;虬津以下为开阔的滨湖平原,水位涨幅下降明显。研究成果可为平原河网地区溃决洪水计算提供借鉴,并为柘林水利枢纽工程突发溃坝事件应急处置提供技术支撑。

水文网络模型在分布式流域水文模拟中的应用

水文网络模型是地理信息系统对流域实际河网水系的一种规范化描述,它采用拓扑关系来确定流域水流的空间聚合与分散。准确地描述水文网络对成功模拟流域水流的空间分布起着至关重要的作用。水文网络数据模型的关键在于如何表达水文网络的构成要素,以及如何建立要素间的拓扑关系。本文重点阐述了水文网络模型在分布式流域水文模拟中的应用。实例研究证明,采用水文网络模型来表达流域河网水系结构有助于准确地模拟流域上水流的空间与时间分布。

基于人工神经网络的洪水水位预报模型

本文利用人工神经网络技术,以确定性系数为目标函数,建立以上游和本站水位资料预报本站未来若干时段洪水水位的预报模型,以探讨神经网络技术在水文预报中的应用。研究成果为提高网络训练速度和预报可能产生的超历史洪水情况,给出了输入输出层的数据规范化的处理方法。选择珠江三角洲河网地区水位站资料,对预报模型进行检验,结果表明在合理选择输入层单元数据和预见期的条件下,可以取得很好的预报成果。

半主动油气悬架的神经网络模型参考控制

以提高平顺性为目的,针对油气悬架系统刚度及阻尼非线性的特点,提出了以天棚阻尼为参考模型的神经网络控制方法.建立了二自由度的非线性油气悬架模型,分析了控制系统结构以及神经网络辨识器和控制器的设计与实现.以D级路面作为随机路面输入,分别在满载和空载下,对控制器的性能进行仿真研究.仿真结果表明,神经网络模型参考控制能够有效地衰减车身振动,提高行驶平顺性;并对控制对象的参数变化有良好的适应性.

互穿网络聚合物凝胶调驱剂研制

以聚乙烯醇(PVA)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为原料,利用互穿网络(IPN)技术合成了一种新型互穿网络聚合物凝胶。采用正交设计与方差分析法优化改进了其合成条件。结果表明,主剂PVA、AM、AA的用量是影响IPN凝胶强度、溶胀性能、脱水性能的主要因素;各因子对不同指标的影响程度并不一致,对凝胶的各个性能指标往往不能兼顾;用于油田深部调驱的IPN凝胶的合成条件取决于油藏实际应用环境,可以根据凝胶的实际应用性能指标,采用正交实验设计与方差分析相结合的方法来研制具有最佳使用性能的IPN凝胶。

水轮机特性的神经网络建模

针对水轮机特性难以用数学方法解析表达的问题 ,研究用神经网络对水轮机特性进行建模 ,并给出了具体步骤 .水轮机单位流量和单位力矩特性的BP神经网络模型能真实地表达水轮机的非线性特性 ,且解决了插值法的导数不连续问题 ,从而改善了水击计算的收敛性 ,为用于工程计算和科学分析的水轮机特性表达开辟了新的途径 .