基于数据驱动的盾构竖向姿态预测深度学习模型

在盾构掘进过程中,竖向姿态控制难度较大,盾体常与设计轴线产生偏差。为解决既有盾构姿态预测模型无法准确提取数据特征和有效去除数据噪声的问题,充分挖掘盾构掘进实测数据时间序列信息,依托合肥地铁7号线耕耘路站—清潭路站区间盾构隧道工程,对收集的掘进数据进行预处理,包括去除停机状态数据及异常数据,提出用于盾构竖向姿态预测的CNN-LSTM组合模型,并将测试集上的模型预测结果与传统回归模型进行对比,最后对不同样本数量及固定网络参数时的模型性能进行研究。研究结果表明:CNN-LSTM组合模型对盾构竖向姿态的预测效果较好,在测试集上的预测平均绝对误差E_(MA)和均方根误差E_(RMS)较低,同时预测的决定系数R^(2)较高,表明模型具有较小的预测误差和较高的预测精度;与ARIMA、LSTM和SVR模型相比,CNN-LSTM模型在测试集上预测的R^(2)分别提高了1.04%、19.75%和79.63%,此外,模型的预测E_(MA)和E_(RMS)较低,并且训练耗时显著降低;不同训练集样本数量对CNN-LSTM模型性能有一定影响,当训练集样本数量与测试集样本数量之比为4:1时,模型预测的R^(2)最高,表明此时模型具有最佳的预测性能;增加训练集样本数量可能导致过拟合问题,降低模型的泛化能力,减少训练集样本数量则可能导致欠拟合问题,使模型在测试集上的预测精度下降;固定部分网络参数可以有效减少训练参数量和训练时间,同时提高模型的预测精度,当固定4层网络参数时,模型预测性能最佳,预测的R^(2)为0.93,预测的E_(MA)和E_(RMS)分别为0.029和0.048,训练耗时为46 s。

浅析煤层气井排采时停井后流压变化预示性

煤层气井在排采过程中并不能完全保证连续稳定,停电、故障停井、主动停井、间抽等情况下都会导致井底压力的回升波动,本文通过研究短暂停井后井底压力的变化,通过构建简化的渗流模型,同地质、生产数据进行关联性分析,认为在尽可能少的外界因素影响下,流压变化对煤储层渗透率等相关物性具有一定的预示性,对生产排采具有一定的指导性。

全贯流泵在停机过渡过程中的水力特性研究

通过ANSYS Fluent软件对全贯流泵装置的停机过渡过程进行研究,主要探讨了停机过程中外特性和内流场,研究发现:全贯流泵的制动工况占整个停机过程的比值最小,飞逸转速约为设计转速的84%,飞逸流量为设计流量的1.17倍。间隙回流在停机过程中的流向始终从叶轮出口流向叶轮进口,且其流量整体呈现逐渐减小的趋势。在停机过程中,轴向力整体呈现下降的趋势;转子径向力整体呈现先减小后增大的趋势;叶轮进、出口的压力脉动先减小后增大,在制动工况达到最大值后,在水轮机工况迅速减小,直至进入飞逸工况趋于稳定。叶轮进口的压力脉动幅值是泵装置内最大的,约为叶轮出口的2倍。由于受到间隙回流的影响,在叶轮进口靠近轮缘区域存在一个小型旋涡,该旋涡的范围在水泵工况先减小,在制动工况突然增大,最后在水轮机工况和飞逸工况再次减小。叶轮进口旋涡的位置受到主流流向的影响逐渐向进口导叶方向转移。全贯流泵装置内部的熵产主要集中在以叶轮为首的下游域。随着停机过程的发展,泵装置内的高熵产区域逐渐向进口导叶的方向转移,高熵产区域的范围先减小后增大。全贯流泵泵段内高熵产率区域的位置和范围与旋涡出现的位置和尺寸相对应,这表明旋涡与脱流等不良流态是导致全贯流泵段内部熵产率较高的主要原因。

园区型综合能源系统多时间尺度模型预测优化调度

在冷/热/电综合能源系统中,协调多种设备使其优化运行,经济可靠地满足系统用能需求十分重要,制定合理有效的调度策略是实现这一目标的关键。该文针对一个实际园区综合能源系统冬季运行优化调度问题进行研究。在对设备进行详细建模基础上,建立包含滚动优化环节和动态调整环节的两阶段多时间尺度模型预测控制调度策略:滚动优化阶段以系统运行费用和机组启停罚金最小为目标,结合分时电价并考虑多系统互补运行,通过多步滚动求解制定系统大时间尺度调度计划;动态调整阶段以滚动优化阶段调控计划为基准,对设备的运行状态进行调整,应对可再生能源及负荷小时间尺度的不确定性变化。分析结果表明,该文调度方法可协调供能、蓄热装置的运行,发挥多种设备互补运行的优越性,有效降低运行成本,减少主机启停次数;动态调整阶段的引入可快速响应可再生能源和系统负荷小时间尺度变化,经济可靠地满足系统用能需求。

控制棒水力驱动系统的落棒理论模型

介绍了控制棒水力驱动系统的实验回路和落棒原理 ,在合理简化、假设的基础上建立了该系统的落棒理论模型 ,并进行了准确的数学描述 ;通过对模型计算结果与实验结果进行比较分析 ,论证了该模型的合理可行性 。

庆哈埋地管道允许停输时间的计算

输油管道停输后 ,当管内原油温度降到一定值时 ,管道的再启动会遇到极大的困难 ,甚至造成凝管事故。为了避免凝管事故的发生 ,需要对输油管道的停输安全性进行研究。通过对大庆—哈尔滨埋地输油管道的测试与分析 ,采用两种不同的方法测试了管道在各种地势条件下的总传热系数 ,确定了庆哈输油管道停输后的最危险截面。在充分考虑大地恒温层、热油管道对大地温度场影响范围的基础上 ,建立了管道停输时的非稳态传热简化物理模型及相应的数学模型 ,并编制了模拟计算软件 ,计算得出了管道停输后管内原油温度随时间的变化规律及庆哈管道的允许停输时间 。

埋地含蜡原油管道停输温降规律

全面分析了埋地含蜡原油管道停输后管内原油的温降规律 ,对埋地含蜡原油管道与输水管道、稠油管道以及架空管道的停输温降规律进行了比较。在分析影响埋地含蜡原油管道停输温降的各种因素时 ,指出停输初始阶段的自然对流传热和伴随有蜡晶潜热释放的移动界面传热问题是埋地含蜡原油管道停输温降研究的两个关键。

混合动力系统发动机停机过程控制策略

针对混联式混合动力系统,为减小其由混合驱动模式切换至纯电驱动模式过程中发动机停机引起的整车纵向冲击,利用模型预测控制算法可以在线滚动优化获得最优控制序列的特点,提出了一种基于模型预测控制的发动机停机优化控制策略.首先,采用理论与试验相结合的研究方法,建立了发动机阻力矩模型;其次,依据动力元件工作状态的不同,将发动机停机过程划分为发动机工作点调整阶段和电机反拖发动机阶段,设计了分段式发动机停机控制策略;最后,通过仿真对所设计的控制策略进行了验证,并与传统基于比例-积分-微分的控制方法进行了对比.仿真结果表明,所提出的控制策略能有效抑制发动机停机过程中的输出转矩波动,降低整车冲击度,提高车辆行驶的平顺性.

原油顺序输送管道安全停输时间研究

针对原油差温顺序输送工艺,建立了原油顺序输送管道安全停输时间计算模型,利用有限差分法对停输模型和再启动模型进行离散化,采用迭代法计算最小安全停输时间。以原油管道顺序输送大庆油和俄罗斯油为例,分别探讨混油界面位置、油品输量、油品输送温度和油品输送顺序对安全停输时间的影响。研究结果表明,大庆油顶俄油的停输时间长于俄油顶大庆油的停输时间;混油界面离出站点越远,停输时间越短;油品输送温度越高,停输时间越长;油品输量越大,停输时间越长。

基于大数据的数字电视用户关机行为预测

广电有线运营商利用双向数字电视机顶盒回传的用户收视行为数据,结合广电BOSS系统提供的媒资数据,通过采用大数据分析技术,为数字电视用户提供个性化的收视服务,极大提升了用户体验并增加了营业收入。然而,回传数据难以捕捉到电视机的状态,在机顶盒未关闭而电视机关闭的情况下,通过回传数据得到的用户收视行为是无效的,会影响大数据分析系统对用户收视行为的预估。通过分析已知的数字电视用户关闭电视机的行为特征,生成用户关机模型,从而预测无法采集到电视机关机数据的数字电视用户的关机行为,保证用户收视行为统计的有效性。

燃煤发电机组调停调峰成本的公平分摊

首先建立了机组中长期调停的优化模型,应用公平分配理论中的无嫉妒性、虚拟价格机制和按责任分摊的原则,分别建立了燃煤发电机组调停调峰成本的无嫉妒性分摊模型、虚拟价格分摊模型和Shapley值分摊模型,并进行了分析比较。应用加总原理解决了不同机组拥有者对公平分配方案的争议。所提模型较好地解决了当前燃煤机组调停调峰成本无法得到补偿以及外来电如何分摊省内机组调停成本等问题。通过浙江电网实际算例,表明本文所提模型能够平衡各方利益,解决当前机组调停的公平效率问题。

基于云模型的长时停工隧道衬砌结构质量评价

基于长时停工隧道衬砌结构质量评价中通常存在的定性描述和定量转化问题,引入一种基于云模型理论的长时停工隧道衬砌结构质量评价方法。根据长时停工隧道衬砌结构的特点,选取锚杆数量和衬砌厚度等20项评价指标,建立了长时停工隧道衬砌结构质量分级的评价模型;通过正向正态云发生器生成对应的云模型参数,再结合各评价因子的权重,获得云模型的综合确定度,最后利用最大隶属度原则确定长时停工隧道衬砌结构质量状态等级;将该模型应用于某一长时停工隧道工程实际,评定了该隧道衬砌结构的质量状态等级。结果表明,该方法不仅能给出长时停工隧道衬砌结构的质量等级,还能客观反映长时停工隧道衬砌结构中各因素的合格情况。

埋地原油管道停输期间温降及原油凝固传热模型及数值模拟

假设原油凝固区域为一固相和液相组成的动态多孔介质区域,建立了土壤、管道能量方程与原油质量、动量和能量方程相互耦合的传热模型,并对埋地原油管道停输温降过程进行了数值模拟。数值模拟结果能够合理解释停输期间温度场、凝固界面和自然对流规律。

基于Bow-tie模型的发动机空中停车事故分析与预防

发动机空中停车是航空事故主要致因之一。首先,通过数据梳理和分析,构建发动机空中停车故障树,结合重要度分析理论,求解各基本事件的重要度,得到造成发动机空中停车事件的最薄弱环节——供油系统故障。基于Bow-tie理论,构建发动机供油系统Bow-tie模型,直观地显示了该故障产生的根本原因和可能导致的后果,进而提出了预防该故障发生的对策建议,达到降低发动机空中停车事故概率的目的。

油气勘探开发项目实物期权复合模型研究

油气勘探开发项目存在大量的不确定性因素,具有投资大、周期长、技术工艺复杂、风险大等特点。从金融领域衍生的实物期权理论可有效地对油气勘探开发项目进行分阶段的战略经济评价。油气勘探开发项目中存在多种类型的实物期权,但由于其相互之间存在着依赖关系,在进行战略经济评价时,不能简单地求和。文中针对油气勘探开发项目中存在的两种典型实物期权———终止期权和停启期权的特点和价值构成进行了分析。终止期权是综合考虑项目盈亏状况的战略价值,停启期权则充分考虑了项目进行过程中的灵活性价值。基于二叉树理论构建的期权复合计算模型,有效地解决了不同类型期权价值的复合计算问题,并通过实例展示了这两种期权价值复合的效果。

用预测-校正法计算埋地热油管道停输时的轴向温降

在充分考虑影响热油管道轴向温降的各个因素的基础上,并考虑油品物性(密度、比热容、黏度)和总传热系数随温度变化而变化,建立了热油管道停输时轴向温降的数学模型,模型还适用于有进分油点的管道,并用预测-校正法求解数学模型,最后进行了实例计算。该方法已应用在新疆油田的几条热油管道轴向温降的计算中,计算结果令人满意。

基于焓温法的石克管线停输温降三维数值模拟

埋地热油管道停输温降三维数学模型是基于有限容积理论与焓温法所建立。针对新疆油田石克D377管线不同工况下的停输温降过程进行了三维数值模拟,得到了不同时刻沿线不同位置的管内原油及土壤温度场分布云图。一方面,分析了不同出站油温对进站温度及停输时间的影响;另一方面,给出了最冷月最低输量运行时的最优出站温度。通过分析计算,该数据能够为管道停输再启动方案的制定及管道优化运行提供理论依据。

贯流泵站液压快速闸门断流停泵过渡过程分析

基于刚性水锤理论,分析了贯流泵站泵装置水力特性、泵机组动力学特性,并运用最小二乘曲面拟合方法仿真模拟了水泵全特性曲线;建立了贯流泵站液压快速闸门断流停泵过渡过程计算的有限差分非线形方程组,并采用牛顿-莱福森(Newton-Raphson)迭代法对方程组进行求解.利用该数学模型数值模拟了南水北调淮安第三抽水站贯流泵机组停泵过渡过程,结果表明,该数学模型能较好地模拟贯流泵站停泵过渡过程.

电站锅炉非计划停运时数分配不等性分析

本文提出了单元机组(或设备)非计划停运时数分配不等性分析的统计模型——非计划停运状态分布特性曲线和不均匀系数,并使用该模型计算了华东电网48台100MW以上单元机组和对应的锅炉设备的非计划停运时数分配的不均匀系数,以此对该电网非计划停运时数分配不等性的程度作出了判断。

基于有限元法的含蜡原油管道停输过程温降数值模拟

含蜡原油在管输过程中不可避免地会发生停输情况,随着管内原油温度降低至凝点以下,会出现凝油层导致凝管现象,严重影响管道安全经济运行,因此有必要研究含蜡原油管道停输过程的温降问题。在原油管道正常运行工况的基础上,考虑蜡沉积现象,建立了含蜡原油管道停输传热模型。采用温度场三角形单元格划分→离散→合成有限元这一有限元法求解思路对模型进行数值求解,讨论了在不同停输时间管道温降的变化规律。通过对管道温度场计算结果进行分析可知,管道对周围环境温度场的影响随着离管道距离的增大而逐渐减小;在不受热影响的外部区域,温度场等温线近似为一组波动的平行线。该研究成果提供了一种简单易行、准确可靠的温降模拟计算模型,为蜡质原油停输后再启动过程的方案制定提供了关键数据的采集方法。