基于正弦结构元素的自适应Top-Hat变换及发电机特征振动信号增强检测

提出了一种基于正弦结构元素的自适应改进Top-Hat变换方法,并将其应用至发电机定子特征振动信号的增强检测中。该方法通过嵌套遍历循环确定使特征振动信号频率成分能量占比最大的最优结构元素幅值和长度,结合自互补Top-Hat变换来实现对发电机特征振动信号的增强检测。动模实验机组MJF-30-6定子匝间短路的实测信号处理结果表明,该文所提方法能够同时提取和增强定子的2倍频、4倍频和6倍频这3个特征振动信号,给故障的识别和诊断提供了方便,具备参考价值和积极意义。

基于溶剂化效应的BDE-15分子振动光谱增强特征振动研究

利用密度泛函与自洽反应场理论在B3LYP/6-31+G(d)水平下分别计算气态及24种不同极性溶剂中4,4’-二溴二苯醚(4,4’-dibrominated diphenyl ethers,BDE-15)的分子振动光谱(红外光谱、拉曼光谱),以气态分子振动光谱为基准,筛选出对溶剂极性敏感的特征振动作为指标构建溶剂对BDE-15振动光谱溶剂化效应指标体系,探究溶剂对BDE-15分子振动频率、红外/拉曼峰强溶剂化效应及综合效应,并寻求显著增强BDE-15分子特征振动频移/强度的溶剂。研究表明:从分子振动频率角度,溶剂极性敏感的(频移>1cm-1)分子特征振动均为伸缩振和面外弯曲振,但24种溶剂对BDE-15分子振动频率溶剂化效应并不显著;从分子振动峰强角度,24种溶剂对BDE-15分子振动光谱峰强的增强效应主要发生在红外光谱的中低频区及拉曼光谱的高频区,其中起显著增强(红外/拉曼效应指标值分别大于6与5)的溶剂为醇类、乙腈、二甲亚砜、硝基苯;不同极性溶剂对BDE-15拉曼峰强溶剂化效应及综合效应指标值均表现出随溶剂介电常数增长由线性到对数的增长趋势,而红外峰强只保留低介电常数溶剂时的线性关系。利用上述BDE-15分子振动光谱峰强增强方法对BDE-153,BDE-154和BDE-209进行验证,醇类、乙腈、二甲亚砜、硝基苯对三者的振动光谱红外/拉曼峰强的效应指标值分别大于6与5,且最大峰强增倍数皆大于33,说明所建BDE-15分子振动光谱增强特征振动方法有助于进一步开展基于分子振动光谱的PBDEs同系物间辨识研究。

基于药效团模型设计的PAEs分子拉曼特征振动光谱衍生增强研究

对17个PAEs训练集分子、五个PAEs测试集分子,应用Discovery Studio软件构建PAEs分子拉曼特征振动光谱的3DQSAR药效团模型,并对PAEs分子(以环境优先控制污染物DMP,DBP和DNOP为例)进行9种常见的疏水基团取代反应,同时利用密度泛函理论B3LYP/6-31G(d)计算气态环境中取代前后PAEs的拉曼特征振动光谱,筛选PAEs拉曼特征振动光谱显著增强的衍生物。研究结果表明:药效团模型(Hypo1)具有最大的相关系数(R^2)0.83、最小的均方根值(RMS)0.182和总消耗值(total cost)71.865,且Configuration值为12.68(<17),说明所构建模型具有显著性及较好的预测能力;获得基于Hypo 1药效团模型设计的PAEs分子衍生物23个:DMP(9),DBP(9)和DNOP(5),上述衍生物分子正频计算值均大于0,说明所设计的PAEs分子衍生物结构稳定,其中DMP-CH_2CH_3,DBP-Cl,DNOP-C_6H_5的拉曼特征振动光谱峰强较DMP,DBP和DNOP分别增大了6.25倍、2.05倍、1.56倍,说明PAEs分子衍生化对其拉曼特征振动光谱峰强具有显著增强作用。此外,利用密度泛函理论在相同的基组水平下计算了PAEs分子衍生物的取代反应能垒(以DNOP为例),取代反应的难易程度:—CH_2CH_2CH_3>—C_6H_5>—NO_2>—SH>—Cl,可作为筛选PAEs分子衍生化拉曼光谱增强反应的依据,并为建立增强PAEs分子拉曼光谱的检测技术提供理论支撑。

淤泥-岩石地层爆破临近给水管道振动特征

盾构机通过淤泥-岩石地层时,可以在地面钻孔预先爆破破碎岩石,但是淤泥-岩石地层爆破产生的振动威胁爆区周围供水管道的安全。通过对爆破振动进行现场测试和数值模拟,首先验证爆破现场材料的物理和力学参数,然后研究了爆区附近供水管道的动态响应。得出如下结论:在管道轴向上,节点峰值速度(PPV)随着距爆炸源水平距离的增加而减小;在管道正上方地表沿管道轴向,节点峰值速度也随着距爆炸源水平距离的增加而减小;管道上节点峰值速度与管道上方地面的节点峰值速度之间存在函数关系。管道内壁最大PPV是最小PPV的3.97倍,管道内壁90°处的节点峰值速度最高,管道外壁最大PPV是最小PPV的1.03倍,管道外壁150°处的节点峰值速度最高,每个节点的PPV彼此不同,给水管道内壁PPV大于外壁,内壁PPV变化较大,但外壁PPV相对接近。单元的最大峰值有效应力是单元的最小峰值有效应力的4.06倍,在管道外壁240°~270°处单元的峰值有效应力最高。本研究的结论可以为确定爆区周围供水管道的安全性提供参考。

倾倒型危岩体空间振动特征及损伤识别

目前,基于动力学指标反映危岩体损伤的研究多集中于分析危岩体单方向振动特征,当无法判断结构面演化方向或演化方向为多方向时,难以准确识别危岩体损伤。为探究危岩体损伤演化过程的空间3维振动特征,得到可反映危岩体空间3维损伤演化过程的高敏感性指标,本文将危岩体视为3维实体,通过数值模拟分析了倾倒型危岩体振型特征,并基于弹簧-质子摆振模型推导了危岩体水平向摆振和竖向摆振的振幅和固有频率的计算公式。结果表明:危岩体不同振型对其损伤的敏感性与结构面演化方向有关。单向动力学指标敏感性由该方向主振型决定,因此指标敏感性受结构面演化方向控制。监测方向与结构面法向或结构面演化方向一致时,指标敏感性最高;监测方向为结构面演化方向垂向时,动力学指标敏感性最差。将粒子轨迹应用于危岩体损伤识别,以3维向量表示危岩体振动过程中的空间位置,定义了粒子轨迹时域动力学指标算法。通过设计崩塌相似模型试验,人工切割加深后缘裂隙模拟危岩体结构面损伤演化过程,分析了危岩体演化过程中单向时频动力学指标和粒子轨迹时域动力学指标的变化规律;试验发现:与结构面损伤演化有强相关性的单向动力学指标(振幅标准差、峭度、主频)对危岩体损伤敏感性具有方向差异,各指标不同方向敏感性最高相差2.50~23.79倍;粒子轨迹动力学指标对危岩体结构面不同方向演化时的损伤均具有较高敏感性。

基于弧触头接触振动特征分析的高压SF6断路器电寿命在线监测方法

高压SF6断路器电寿命评估对保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。然而,现有的电寿命评估仍旧依赖累计开断电流法与动态回路电阻法,缺乏有效的在线监测手段。该文针对真实126 kV高压SF6断路器设备,研究了基于弧触头接触点分析的电寿命评估方法。结合变分模态分解(VMD)与短时傅里叶变换(STFT)分析,发现弧触头接触时产生了10 kHz以上的高频振动特征信号。通过调整机构拉杆的位置以改变弧触头刚合点,发现了高频振动特征频率出现时刻与弧触头刚合点之间的相关性,进而提出了一种基于弧触头接触振动特征分析的高压SF6断路器电寿命在线监测方法。现场瓷柱式断路器的实验结果表明,弧触头刚合点测量误差约为0.905 mm,因此该文提出的方法有望在高压SF6断路器电寿命在线监测领域实现推广应用。

发动机振动特征分析与隔振技术分析

随着车辆制造技术的快速发展,汽车已经成为人们出行和交通运输的主要工具,在汽车的安全性、可靠性、操作便捷性不断提升的同时,汽车的驾驶舒适性也成为了汽车品质的重要考评要素。为更好地分析汽车发动机规律,从发动机振动相关研究出发,分析了发动机振动特征的研究趋势,介绍了导致发动机振动的主要因素,总结了振动产生的规律和特点,说明了发动机振动控制的常用形式,并重点对发动机隔振技术展开应用技术研究。

站城综合体上部建筑的车致振动特征研究

站城一体化综合交通枢纽项目中上建商业综合体多围绕轨道交通车站或正线集中开发的特点,使得项目在运营期间将面临着复杂的环境振动问题,然而目前缺乏相关方面的研究工作。以北京城市副中心站综合交通枢纽为例,结合项目中集中开发地块的规划方案,通过建立精细化的综合交通枢纽环境振动预测模型,开展列车荷载作用下站城综合体上部建筑物的振动响应研究。分别针对非减振轨道和隔离式橡胶减振垫浮置板减振轨道条件下的室外地面振动和室内楼板振动进行了统计分析,研究结果表明:(1)复杂大型建筑物的车致环境振动在空间分布上呈现出明显的离散性,建议补充振动响应的达标概率作为二次评价指标;(2)由于地上综合体与地下枢纽空间结构为共构建设,车致振动并未经过土体的有效衰减,最终导致地下综合交通枢纽的环境振动问题主要集中在上盖平台区域,相比规定限值超标约5 dB;(3)通过铺设刚度为0.011 N/mm^(3)的隔离式橡胶减振垫浮置板轨道,能够有效降低环境振动响应10 dB以上,确保枢纽范围内的环境振动达标概率达到97%以上。

振动特征估计下的GIS变电设备发热缺陷因素识别系统设计

为了精准发现GIS变电设备发热缺陷因素,制定合理维修计划,设计振动特征估计下的GIS变电设备发热缺陷因素识别系统。利用数据层采集并存储GIS变电设备的相关数据,通过组件层传输数据层的数据至应用层,依据接收的数据实时估计振动特征,判断设备是否存在发热故障,在数据层内提取该设备的红外图像数据,确定发热区域,采用相对温差判别法测量发热区域的温度数据,求解相对温差百分比,依据设定的温度阈值,识别发热缺陷因素,传输至展现层。实验证明,该系统判断GIS变电设备是否存在发热故障时,可以精准定位发热区域,识别发热缺陷因素;针对微小的发热区域,该系统依旧能够精准定位,具备较优的发热缺陷因素识别效果。

分布式光纤声波传感微振动响应特征

分布式光纤声波传感技术(Distributed Acoustic Sensing, DAS)利用光纤中的瑞利散射来获取振动信息,具有高密度、低成本、可长时监测等优点,目前已经广泛应用于地震勘探领域.DAS系统可用于采集沿光纤轴向的应变或应变率,且DAS响应与地震波传播方向和偏振方向有关.本文推导获得了不同震源模型的应变辐射花样,并通过数值模拟获得了不同震源机制和不同布设条件下的分布式光纤微振动数据.理论合成算例结果表明,P波的应变辐射花样和速度辐射花样在各类震源机制条件下都具有较为相似的形态,而S波的两种辐射花样在某些震源机制条件下具有较为明显的形态差异.此外,包含DC(Double Couple,双力偶)成分震源的S波DAS响应记录与常规速度检波器记录相比,极性反转的位置具有较大差异.

汽轮机低压转子叶片脱落故障振动特征分析

针对某300 MW汽轮机低压转子汽侧次末级叶片脱落故障,分析了故障发生前后机组轴系振动趋势和振动数据的特征,其既有汽轮发电机组转动部件脱落故障所共有的振动特征,如故障过程振动突变、故障前后振动相对稳定、故障过程振动和振动变化以1倍频振动分量为主等,也有汽轮机低压转子跨内单侧部件脱落故障所特有的振动特征,如故障后低压转子振动矢量变化较大以及各转子振动矢量变化中同相分量和反相分量的变化特点等。通过分析该300 MW汽轮机低压转子汽侧次末级叶片脱落故障振动特征,以期为其他机组类似故障的诊断提供参考。

基于特征基的GMC卷积稀疏机械故障特征解析方法

在机械设备的复杂工况下,监测信号易受多振动源及环境噪声干扰,导致故障特征微弱且呈现强耦合特性,这给设备故障诊断带来极大挑战。因此,提出了一种基于振动特性基的GMC增强卷积稀疏机械故障特征解析方法,实现微弱耦合故障特征解析。首先,构造了一种自适应单边衰减小波匹配算法以获取最优特征原子,将最优特征原子升维同时匹配故障周期,以得到具有周期特征的振动特征基。其次,提出基于GMC增强的卷积稀疏编码,结合振动特征基优化求解稀疏系数。此外,提出了一种基于平均峭度与谐波能量比的过程参数优化选择方法,克服了优化过程中关键参数难选取的问题。最后,提取包络谱主要特征与理论故障特征频率对比判断故障类型。通过仿真分析和试验台信号验证,并对比分析了基于谱峭度分解和可调变Q因子小波变换GMC稀疏增强等两种传统方法。实验结果表明,相较于上述两种传统方法,本文提出的方法可以有效地分离不同类型的故障特征信号,并实现故障特征的增强。

往复式天然气压缩机振动故障自动控制方法

天然气压缩机在工作过程中由于产生的信号类型较多,难以判断故障类型,导致振动故障的控制难度较大,因此提出一种新的往复式天然气压缩机振动故障自动控制方法。采用线性回归方式构建振动信号预测模型,通过模糊聚类组建振动特征灰度共生矩阵,推理规则下梳理特征诊断压缩机故障,完成往复式天然气压缩机振动故障诊断。以故障诊断结果为基础,通过方差分析法实现振动故障的自动控制。实验结果表明:所提方法能够完整采集到故障振动信号,对其强度数值的所在位置做出正确标记;并且在多组故障样本数据中,所提方法对故障的诊断结果,最高准确率为98%。

基于振动信号的滤棒成型机刀头部件故障预警系统研究

针对滤棒成型机刀头部件故障不易检测的难题,本文提出了一种基于振动信号的滤棒成型机刀头部件故障预警新方法。在刀头部件位置加装振动传感器,建立了数据采集方法获取高频振动信号,开展信号处理得到振动数据分析和转化,根据振动信号转化的时域信号和频域信号及特征值的评价,实时监测刀头部件疲劳损伤性能,准确识别故障状态,提高了滤棒成型机刀头部件的工作稳定性,对确保烟草生产的稳定、高效具有重要现实意义。

涡轮叶片高温振动特性试验技术分析

涡轮叶片是飞机系统重要的构件,整体工作环境比较复杂,因此叶片很容易发生故障,而叶片设计的合理性关系到涡轮系统的运行性能,因此需要研究涡轮叶片特性,结合研究结果采取针对性的优化措施,优化涡轮叶片的使用性能。本文分析了涡轮叶片高温振动特性试验技术,对于叶片振动特性测试工作提供指导,推动叶片疲劳试验研究的可持续发展。

基于改进灰色神经网络的往复式压缩机振动趋势预测模型

往复式压缩机振动趋势预测是往复式压缩机状态识别的重要技术研究内容。针对往复式压缩机振动信号特征样本少、非平稳、非线性等原因,提出了基于改进灰色神经网络的压缩机振动趋势预测算法。该方法首先提取往复式压缩机振动特征,利用遗传算法优化灰色神经网络并建立预测模型,将振动特征作为模型输入,形成了往复式压缩机振动趋势预测新模型(GA-灰色神经网络模型)。对某往复式压缩机输入主轴轴承部位振动测试实验分析表明,新模型与灰色GM(1,1)模型、灰色神经网络模型相比,具有更高的预测精度。灰色GM(1,1)模型预测值与实际值相比,相对误差高达21%~27%灰色神经网络模型的预测误差为14%~19%;新模型与实际值吻合良好,相对误差小于12%,其预测精度最高,更适合用于往复式压缩机振动趋势的状态预测和评判。

基于设备状态振动特征的比例故障率模型可靠性评估

基于概率统计的传统可靠性评估方法一般依赖于失效寿命数据。但失效寿命数据需要通过寿命试验和加速寿命试验获取,对于大量的实时工作设备采用这种方法是不适宜的。这种情况下,基于设备状态的性能退化数据能够提供可靠性评估的重要信息。在集成失效数据可靠性建模技术和基于设备状态的振动信号特征提取的基础上,提出设备状态振动特征的比例故障率模型可靠性评估的新方法。该方法可以把底层信息(如设备运行状态特征的方均根、峭度)与高层信息(如可靠性统计学)之间建立联系,适合设备运行可靠性参数的估计,并能够提供有效的可靠性评估,为设备以可靠性为中心的基于状态的预防维修提供技术支持。通过在铁路机车轮对轴承上的应用实例说明该方法的合理性和有效性。

一维不定参数结构系统振动特征问题的摄动传递矩阵法

基于Riccati传递矩阵法,给出了一维不确定参数结构系统振动特征问题的二阶摄动计算方法,该方法适用于一般的一维结构系统的实数和复数特征问题的分析,并给出了结构振动特征的灵敏度计算公式· 算例对转子的陀螺特征值问题进行了摄动分析。

齿轮箱典型故障振动特征与诊断策略

准确地提取各种典型故障的特征是进行齿轮箱故障诊断的关键。通过大量的实验 ,对齿轮箱中的齿形误差、齿轮均匀磨损、箱体共振、轴轻度弯曲、断齿、轴不平衡、轴严重弯曲、轴向窜动、轴承疲劳剥落和点蚀等九种典型故障进行分析 ,总结其振动信号的时频域特征 ,并在此基础上提出采用基于建档案的两时域 (原始时域和包络时域 )三频域 (频谱、细化谱、解调谱 )的诊断方法 ,为齿轮箱智能诊断系统的研制打下良好的基础。

转子系统动静件间尖锐碰摩时的振动特征试验研究

通过试验研究了转子系统中动静件间尖锐碰摩时的振动特征规律。根据碰摩的发展历程 ,把碰摩严重程度划分为 4个阶段 :刚开始触碰、早期尖锐型触碰、中期半尖锐型碰摩和晚期平钝型碰摩。在早期碰摩阶段 ,发现有工频的 1 /3、2 /3分量等稳定存在 。