基于自动提钩的驼峰溜放部分纵断面设计优化研究

相比人工提钩,自动提钩技术具有更快的响应速度、更精确的控制能力,能够适应更高的推峰速度,可以提升驼峰的解体作业效率。而更高的推峰速度意味着更大的车组初始动能、更短的车组溜放间隔时间,同时也对驼峰溜放部分纵断面提出了新的要求。为研究自动提钩技术对驼峰溜放部分纵断面的影响,本文以推峰速度最大、累计加权溜放时间最小、优化区域高度最低为优化目标,以坡段数量、坡度、变坡点坐标为决策变量,以变坡点位置、分路道岔最大允许入口速度、优化区域末端最小速度等为约束条件,构建基于自动提钩的驼峰溜放部分纵断面设计多目标优化模型,并设计求解算法。仿真计算结果显示,与既有方法相比,本文提出的优化模型中的纵断面方案,推峰速度提高9.5%,累计加权溜放时间减少6.0%,优化区域高度降低4.6%,驼峰总体作业效率提升7.6%,平均制动能耗降低约151 kJ/辆。研究内容可为自动提钩技术的驼峰纵断面改造提供理论依据。

空化对尾水管区域驼峰特性影响研究

为了研究水泵水轮机空化对驼峰特性的影响,采用SST k-ω湍流模型和Z-wart空化模型对全流道进行了三维定常数值模拟计算,并分析了不同工况点下尾水管在驼峰区域的水力性能和内部流动状态。研究结果表明,不同工况点下,流量大小会改变尾水管区域液流的流动方向,从而产生偏心涡带使尾水管区域出现不稳定性,造成机组振动和噪声;单相计算结果比空化计算结果更早受到剪切流的影响。来流与壁面射流相互作用产生漩涡,出现回流现象。在速度梯度变化方面,空化计算结果的速度值要比单相的值高,能量损失有所增加。

大型离心泵空化性能与驼峰不稳定特性相关性分析

空化现象和驼峰不稳定特性是影响离心泵机组安全稳定运行的主要因素。基于某大型离心泵两种叶轮方案的数值计算和模型试验结果对空化性能和驼峰不稳定特性进行比较分析,以探究两者之间的相关性,同时,分析了驼峰产生机理及空化性能在其中发挥的作用。数值结果表明,由于空化特性的影响,在数值计算结果中离心泵H-Q性能曲线上出现了驼峰不稳定现象。此外,在小流量区域叶片表面压力分布均匀,最低压力分布合理的空化性能优异叶轮,其驼峰不稳定特性得到显著改善。模型试验结果表明,在泵站正常运行条件下,提升小流量区域装置空化系数与初生空化系数的比值,在叶轮空化性能提升时驼峰裕度增加。研究结果表明,离心泵空化性能与驼峰不稳定特性存在正向相关关系,小流量区域叶轮空化性能提升后可以降低空化现象的发生程度,叶轮流道内部流态改善,整体水力效率提高,相应的驼峰不稳定特性得到提升。研究成果将对大型离心泵机组安全稳定运行提供设计参考。

驼峰式长距离输水管线单向调压塔水锤防护研究

驼峰式管线作为长输水系统的典型布置方式,中间凸起管段的局部水锤特性及其水锤防护问题复杂。通过驼峰式管线高点下游侧管线坡度与水力坡度的比较分析,阐明了单向调压塔对驼峰式长距离输水管线的防护机理,并推导了单向调压塔设置高度的近似解析公式。进一步基于有压输水管道特征线法,融合单向调压塔和调流阀等水力边界,建立了相应的输水系统水锤分析模型,开展了系统的水锤防护及其优化研究。分析表明,基于建立的单向调压塔设置分析方法,在驼峰式管线合理设置单向调压塔,能够有效实现系统的水锤防护,并可考虑管线布置特性进一步优化,数值计算和理论分析一致;单向调压塔直径和阻抗孔直径是评估单向调压塔水锤防护效果的重要参数,均存在一最优数值解,继续增大单向调压塔直径或阻抗孔直径对改善水锤防护效果作用很小。

焊接位置对激光-电弧复合焊接底部驼峰的影响

目的通过改变焊接位置来抑制底部驼峰的形成进而降低生产成本。方法使用高速摄像机观察平向焊接和横向焊接2种不同焊接位置下熔池的匙孔和底部驼峰的形成过程,并对底部凸起受到的金属蒸气反冲压力、熔融金属重力以及表面张力进行受力分析。结果在S355J2W耐候钢的激光-电弧复合焊接平焊过程中,受金属蒸气反冲作用力的影响,熔融金属迅速从匙孔底部排出,流入匙孔底部凸起区域,底部凸起的增长速度极快,仅需7.5 ms即可形成大尺寸的驼峰。而在横向焊接中,匙孔前壁凸起数量减少,导致金属蒸气反冲压力减小,匙孔排出的熔融金属量减少,底部凸起的增速减缓,在13.6 ms时才达到最大高度,使驼峰在底部熔池凝固之前难以形成。结论采用横向焊接的方式可以有效避免驼峰的产生,降低生产成本。同时,该方式在焊缝背部成形效果方面也表现良好,为优化焊接工艺提供了重要参考。

混装不同叶轮的多级离心泵驼峰性能研究

针对多级离心泵小流量区域的扬程易产生驼峰、运行不稳定的问题,提出了一种不同水力的叶轮进行混装的改进方案,并通过对比试验对改善扬程驼峰的有效性进行了验证,结果表明:通过叶片数为5、出口宽度为23.7 mm的A叶轮与叶片数为3、出口宽度为33.6 mm的B叶轮进行混装,较好地改善了多级离心泵小流量区域的扬程驼峰;效率为76%的A叶轮与效率为75%的B叶轮混装后泵效率为75.7%,不会因改善驼峰而牺牲泵的效率;相较传统的通过改变单个叶轮水力模型的叶片数、叶片出口角、叶轮出口宽度等参数来改善扬程驼峰的方法,更加方便灵活,且不会因改善驼峰而牺牲泵的效率。研究结论可为改善多级离心泵扬程驼峰的设计方法提供参考。

驼峰区域JSQ6型车辆溜放径路线路调整及养护方案研究

通过分析既有驼峰线路设备状况、JSQ6型车辆结构特点,研究影响JSQ6型车辆通过驼峰的平纵断面等限制条件,形成溜放技术条件,总结JSQ6型车辆溜放径路养护经验,制定JSQ6型溜放径路线路设备养护维修管理措施,实现JSQ6型车辆的安全溜放,有效提升编组站作业效率。

分布式驼峰控制系统的研究与设计

在现有的驼峰控制系统基础上,提出一种分布式驼峰控制系统。简述系统的研究背景与目标,分析系统的优势,设计系统的功能结构,详细阐述系统关键技术的研究内容,包含室内驼峰主控设备、通信网络结构、室外设备区域化控制、远程运维功能。该系统可降低室内设备复杂度,提升系统的数字化和灵活性,系统的安全性、可靠性、可维护性均可同步提升。

骆驼:我的驼峰不是水袋

一提到沙漠中的动物,你们最先想到的应该是骆驼吧。它们背上长着驼峰,有的是双峰,有的是单峰,就像小山一样。许多人认为骆驼之所以能很好地适应炎热干旱的沙漠环境,是因为驼峰里储满了水。可实际上,驼峰里装的不是水,而是富含营养的脂肪。

驼峰调车仿真系统的设计与研究

驼峰调车仿真系统是以TBZKII型驼峰自动化控制系统为基础,针对其在研发、应用、维护等方面存在的问题,利用现代计算机仿真技术进行设计和研发。该仿真系统采用分布式网络结构,在功能实现上进行自顶向下的分层设计,并按照功能需求进行模块划分。该系统能够满足实验室条件下对驼峰控制系统软件的仿真与测试,仿真过程具有实时性、交互性、可重复性和通用性等优点,避免了现场实车试验存在的风险和安全隐患。

基于双源图像协同识别技术的驼峰抱闸车辆检测系统设计

为有效识别驼峰编组站抱闸车辆,提高车辆溜放作业效率,设计研发基于双源图像协同识别技术的抱闸车辆检测系统。采用双摄像机分别检测溜放车辆闸瓦和气缸状态,以提高系统检测的准确率。以YOLOX算法为网络基本框架,设计搭建抱闸车辆目标检测模型;因车辆抱闸属于小概率事件,导致模型训练样本稀少,为此采用Mosaic和Mixup算法扩充数据集;结合抱闸车辆制动部件小目标运动特点,引入混合注意力机制和转置卷积方法进行特征增强,优化小目标检测能力。经现场试验验证,该系统满足驼峰溜放作业对实时性和可靠性的要求,有效提高复杂作业环境下抱闸车辆检测的准确性,以进一步保障编组站作业安全。

驼峰车辆减速器制动性能影响因素分析

驼峰作业过程中,溜放车辆经减速器制动后容易出现超速、夹停、轻车挤出等制动问题。通过理论分析和实验方法,分析制动高度、制动宽度、轮辋外径变化、摩擦系数等因素对减速器制动性能的影响情况。结果表明:提高摩擦系数和制动高度、增大杠杆比、减少制动宽度等,能有效降低减速器超速的发生概率;提高制动高度、减少附加制动力系数、提高制动轨强度、降低摩擦系数等,能有效降低轻车挤出的发生概率;提高传动系统动力、减少零部件摩擦阻力、增大曲拐偏心等,能有效避免夹停问题的发生。由此提出解决减速器制动问题的措施和建议,为减速器设计、安装施工、维修维护等,提供理论支持和设计依据。

基于CFD的水泵水轮机水泵工况驼峰性能评判研究

以两个水泵水轮机模型转轮为研究对象,联合分析了单流道计算结果与模型试验结果,形成了不同转轮方案“驼峰”性能比较的CFD评判方法,对水力设计时“驼峰”性能的优化提供了理论指导,同时对转轮和活动导叶在压力系数“转折点”和“驼峰”谷点工况下进行了内部流态分析,对“驼峰”现象的产生原因有了更加深入的了解。结果表明:转轮对比时,压力系数“转折点”流量系数越小,模型试验得到的“驼峰”谷点流量系数越小,压力系数越高,“驼峰”裕度越大;活动导叶近顶盖区域的不稳定流动是单流道计算时压力系数曲线出现“转折点”的主要原因;转轮内部分流体从低压边近上冠侧向高压边近下环侧的流动导致活动导叶近底环区域产生复杂的紊流,严重堵塞了流道,导叶的过流能力下降,是水泵工况出现“驼峰”现象的内因。

一种驼峰排污智能控制系统设计

根据自动化程度的高低来区分,目前国内驼峰场的排污方法有两种方式:自动化程度较低的驼峰场,依靠人工手动排污,这种排污方式对现场人员的工作素养要求较高,劳动强度较大,而且受现场人员的责任心影响较大,极易出现巡检不到位、漏排等问题;自动化程度较高的驼峰场采用时间继电器或者PLC进行控制,实现了自动排污,但仍未解决电磁阀故障诊断和排污的优化控制问题。

喷水推进泵驼峰区波峰与波谷内流作用机制

喷水推进泵一般选用轴流泵或导叶式混流泵。高比转速的混流泵和轴流泵在流量-扬程曲线上容易出现驼峰甚至双驼峰,当运行在驼峰区域时,泵和整个系统都可能会出现流动紊乱和振动噪声加剧等问题。在舰船变速航行时,喷水推进泵需要相应地改变转速;在变速过程中,喷水推进泵可能会进入驼峰区域,不利于舰船高效且低噪声地航行,进而影响乘员的舒适度与舰船的隐蔽性,甚至会对推进系统造成破坏。该文研究对象为带导叶的混流式喷水推进泵,基于标准轴(混)流泵试验台和高精度试验测试方法,获得了试验泵的水力性能曲线,试验发现其存在明显的能量特性曲线驼峰现象且伴随振动加剧;根据喷水推进泵试验泵几何模型建立了流体域三维模型,并采用精细化结构化网格划分。研究发现:在波谷工况时,叶轮流域内在展向高度较高位存在明显的低速涡团,不同流道间的低速涡团存在结构和尺度差异;A区域中的流速虽然较低但仍然呈螺旋前进,B区域中流速更低且旋转程度更大,C区域中的流速比A和B区域中稍高。而在波峰工况时,叶轮流域中的流动更均匀且更平顺,在流道中的稳定流动结构明显减少。

基于CFD模拟的大型低扬程泵站低驼峰式出水流道水力优化研究

低驼峰式出水流道结构设计不当易引发偏流现象,将严重影响大型低扬程泵装置的安全稳定运行。依据浙江省某泵站的有关参数,采用三维数值计算的方法,对泵站整体模型水流流场进行模拟,并通过物理模型试验进行计算可靠性验证。结果表明,湍流模型Realizable k-ε的计算结果与试验结果最接近;泵站低驼峰式出水流道空间流线随过流断面的扩散而扭曲,其扭曲程度随流量的减小而加强;在低驼峰式出水流道中设置中隔墩有助于优化流场,但会使低驼峰式出水流道的水力损失增加;通过对不同几何参数的中隔墩进行多方案比较,发现在低驼峰式出水流道中设置长为3.90D、宽为0.10D的中隔墩流场优化效果最佳。研究结果可为同类型泵站工程优化设计提供一定借鉴。

基于改进RRT的驼峰自动摘钩机器人路径规划算法

为实现编组站驼峰摘钩技术机械化、自动化和智能化,以自动摘钩机器人路径规划算法为研究重点,提出了一种基于RRT的驼峰自动摘钩机器人路径规划算法。针对驼峰摘钩作业特点对驼峰自动摘钩机器人路径规划问题采用3种特征描述,并结合作业过程对路径规划采样范围进行限定,增强算法的目标导向性;在RRT的基础上利用人工势场法引入目标引力和障碍物斥力,提高路径搜索的方向性以加快路径搜索速度;通过三阶贝塞尔曲线对搜索到的路径进行平滑处理,确保路径的可行性。仿真结果表明,改进后的算法具有运算速度快、规划能力强、稳定性高的特点,能够根据摘钩机器人作业特点完成路径规划,进而解决摘钩机器人机械臂作业时关节运动和障碍躲避等问题。

抽水蓄能机组泵工况驼峰能量特性分析

在水泵水轮机在泵工况运转时,随着流量的减少,扬程会发生不稳定的变化,在很大程度上影响机组运行的稳定性和安全性。因此,对水泵水轮机在不稳定工况下的水动力特性研究对其优化设计意义重大。在本文中采用了CFD数值模拟和模型试验的方法研究了泵工况下Q-H曲线的不稳定性。计算流体力学模型采用分离涡模拟对流动细节进行了研究。结果表明:水力损失是扬程不稳定变化的原因,流型差是损失的来源。在不稳定、小流量范围内,液流流动方向不再与导叶方向一致,流道内会形成不良的流动结构。因此,通过适当调整导叶开度可以改善流动状态和减少水力损失。这将提高实际工程应用中的运行稳定性和安全性。

激光-MIG复合焊根部驼峰缺陷预测

激光-熔化极惰性气体(Melt inert gas,MIG)复合焊过程中容易出现根部驼峰缺陷,为了实现焊接过程根部驼峰缺陷的同步预测,研究根部驼峰缺陷预测的算法并对其预测结果进行分析。采用高速摄像机进行复合焊接过程的实时视觉传感采集,提取焊接过程的正面熔池和匙孔的时序特征信息,并对这些特征信号进行小波包分解(Wavelet packet decomposition,WPD)与重构。应用激光扫描仪获得背部焊缝余高,以此作为驼峰状态标记的依据。再通过长短期记忆(Long short-term memory,LSTM)神经网络对焊接过程中根部驼峰状态进行预测。结果表明,WPD-LSTM算法对根部驼峰预测的准确率达到97.85%。相比其它算法,基于焊接过程正面视觉传感时序特征信息的WPD-LSTM算法预测准确率更高,且预测结果具有较高的连续性,有利于实现对焊接过程根部驼峰缺陷的同步检测与控制。

城市地下道路排水驼峰设置研究

近年来,极端天气频发,城市内涝频繁出现,为防止周边地面雨水等汇入倒灌地下道路造成损失,城市地下道路的排水驼峰设置越来越受瞩目。本文合地下道路建设经验,分析排水驼峰的设计要点,总结设置排水驼峰后与周边衔接细节,同时若因纵断面布置限制,驼峰高程难以达到要求时,提出地下通道排水应考虑的其他措施,以便最大限度的发挥地下道路的功能。