基于k-shape_STL的用户短期用电负荷预测模型

为挖掘复杂环境因素对电力负荷预测效果的影响,提高电力负荷预测精确度,提出了一种基于k-shape时间序列聚类与STL季节趋势分解算法相结合的负荷曲线聚类预测模型(k-shape-seasonal and trend decomposition using loess-gradient boosting decision tree,k-shape-STL-GBDT)。首先分析用户用电时序特征,利用k-shape时间序列聚类算法根据负荷曲线划分用户聚类,其次,使用STL算法将不同簇的负荷数据划分为季节项、趋势项与随机项。然后,结合温度、湿度等影响因素搭建预测模型,以麻省大学smart*可再生能源项目的公开数据集为例进行分析,并与多种主流聚类分解预测模型进行对比。结果表明新提出的模型框架MAPE减少了4%以上,针对短期负荷预测表现出了较好的性能与预测精度。

基于模拟退火算法的海洋修井机井架轻量化设计

海洋修井机是整个修井作业的必要设备,海洋修井机井架是修井机最关键的承载部分,所受到的载荷较大,常由于强度和稳定性不足造成严重的事故。基于修井机井架主要是以静力学性能作为设计准则,并未考虑井架的小模块化和轻量化要求,仅通过增加杆件材料用料来保证井架的安全性和可靠性,存在巨大的材料浪费。所以在保证井架的安全性和可靠性的同时,为实现海洋修井机井架轻量化设计,从而减少材料用量,具有十分重要的工程意义。通过模拟退火算法研究了井架轻量化,结果表明,轻量化后的井架静力学、动力学和稳定性均符合行业标准。可见海洋修井机井架轻量化研究的准确性较高,研究方法和结果可为修井机井架结构优化提供理论依据及数据参考。

柱脚不均匀沉降对单斜撑钢井架的影响与治理研究

长期的荷载作用可能导致矿井井架变形和不均匀沉降,甚至可能引起结构整体倾覆。针对童亭煤矿钢结构单斜撑井架的沉降和受力特点,采用ANSYS有限元软件构建了单斜撑井架结构模型,研究了斜撑基础不均匀沉降对井架结构内力的影响规律,并对井架内力受不均匀沉降影响机理进行分析。结果表明:①立架与斜撑间的沉降差值会引起立架C柱底和顶部横梁的应力呈线性增加,对斜撑影响较小;X方向沉降率达到2.04‰时,立架最大应力出现于C柱底,约为148 MPa,低于钢材设计强度的限值。②两斜撑基础间的不均匀沉降对单斜撑井架的不利影响更大,断绳工况下的Y方向沉降率为0.88‰时即发生应力超限破坏,略低于《矿山井架设计标准》中对单斜撑式钢井架斜撑基础间最大1‰的沉降差值限制。③不均匀沉降导致井架内力重分布,井架最大应力值和位移值均随沉降值增大而增大,其中立架C柱和斜撑上下天轮梁为最危险部位。针对井架沉降现状,提出了重点部位的加固和顶升方案,加固后井架内力和变形均大幅降低,静力性能提升30%。

K型井架悬挂机械手二层台结构设计与测试

钻机井架上的二层台增加悬挂式机械手可以提高钻采效率,但会导致二层台整体受力增大,而传统井架二层台结构设计时未考虑增加悬挂式机械手,需要改进其结构,提高二层台承载能力以满足加装二层台机械手后的井架整体承载要求。在现有二层台结构基础上,对普通井架二层台改进结构设计,优化力学结构,强化二层台承载性能,用Ansys软件对该设计模型进行了数值计算和结构分析。利用STS-WiFi无线结构测试系统对优化结构后的二层台进行现场应变测试,通过砝码施加阶梯载荷并实时监测二层台关键测试点的应力变化。整理分析测试数据并将现场测试结果与理论计算结果比较,研究表明现场测试结果与理论计算结果相吻合,该增加悬挂式机械手的二层台结构设计满足强度要求,可用于钻采作业。

小波包与遗传算法优化BP神经网络相结合的井架钢结构损伤识别

井架钢结构损伤影响其承载安全性,为快速、准确对损伤位置进行识别,提出小波包与遗传算法优化BP神经网络相结合的井架钢结构损伤识别方法。首先利用小波包处理非平稳振动信号的优良性能对原始振动信号进行特征提取,获得表征井架钢结构损伤的信息;再通过特征参数建立数据集训练并测试井架钢结构损伤识别模型,该模型结合遗传算法自身特点改善了传统BP神经网络的不足。本文识别方法不需要损伤前的数据特征进行对比,便可对损伤位置进行确定。经过对石油井架钢结构模型实验验证:该方法对井架钢结构损伤识别准确率超过90%,相对于BP网络识别准确率以及识别速度均有所提高。

基于APDL的船用电梯井架参数化建模与仿真

基于APDL软件,对船用电梯井架进行参数化建模和有限元分析,实现了电梯井架的快速设计、优化和分析。具体方法是采用多面体拼接法对电梯井架进行几何建模,然后定义参数化变量,通过改变参数化变量的值来实现电梯井架的参数化设计。最后利用有限元分析方法对电梯井架进行仿真分析。结果表明,该方法能够提高设计效率,减少制造成本,同时也能保证产品质量。因此,在电梯井架的设计和制造中具有一定的应用价值。通过调整参数、进行工程设计的优化,可以在设计阶段找到成本效益最佳的设计方案,从而避免了在后期制造和维护过程中出现意外的高成本,帮助预测维护成本和整个产品的生命周期成本。

强台风作用下海洋平台井架抗风性能

为研究在强台风作用下海洋平台井架的抗风性能,提出静力分析与瞬态动力学分析相结合的方法,综合考虑背向风、侧向风和45°向风等3种风向,利用Davenport功率谱,采取谐波叠加法和快速傅里叶技术模拟脉动风风场,用MATLAB编程得到相应的风速时程曲线,转化为风载加载到模型上,得出节点最大位移、轴向应力和弯矩的时程曲线。研究发现,45°向风为井架较不利风向,井架底部和根部受载较严重,并且在动力学分析中45°向风的位移和应力等结果都为静力分析的近3倍,因此在未来的生产实践中推荐使用瞬态分析方法。

基于K-Shape的时间序列模糊分类方法

时间序列分类是数据挖掘中的重要主题,现有的大部分时间序列分类方法较少考虑到序列形状对分类结果的影响。该文提出了一种基于k-shape的时间序列模糊分类方法。该方法通过使用k-shape聚类算法对时间序列训练数据集各类别的成员进行聚类,获得各类别的聚类中心并形成聚类中心群,将每个类别的聚类中心群作为时间序列数据模糊分类的初始聚类中心,根据隶属度最大原则确定测试时间序列数据的类别标签。在30个时间序列公开数据集上的分类实验结果表明,该方法相较于SVM、Bayes、EAIW和TLCS这4种分类算法具有更好的分类性能,对具有扭曲和位移特征的时间序列数据分类有更好的可用性。

池州长江大跨越超高输电塔高空摇臂抱杆吊装试验与数值分析

安徽省池州段长江大跨越345 m超高杆塔是国家“西电东送”工程中白鹤滩-浙江±800 kV特高压直流输电线线路的重点工程。在超高杆塔施工中对摇臂抱杆高空吊装全过程受力分析是保证施工安全、保障西电东送工程顺利竣工的重要手段。开展了模拟施工过程的摇臂抱杆调幅加载试验,明确了分级加载下摇臂抱杆的全过程受力特征,建立了考虑动力特性的摇臂抱杆高空吊装有限元分析模型,明晰了在实际荷载工况下结构重要杆件与节点的应力分布规律,并基于诸多关键工况分析优化了高空摇臂抱杆的设计方案。研究成果可为超高杆塔的摇臂抱杆吊装施工提供理论支撑。

中承式拱桥吊杆更换施工监控研究

吊杆是中承式拱桥的主要受力与传力结构,但易损坏,因此桥梁加固工程时常涉及到吊杆更换。为确保结构安全与更换质量控制,在吊杆更换施工时需对主体结构变形、吊杆力等进行监控。以一座中承式拱桥吊杆更换为例,采用位移影响矩阵法,通过仿真计算,对吊杆更换全过程进行监控,保证施工安全与质量,更换完成之后的结构线形、吊杆力等测量结果显示都满足相关要求,可为其他类似工程提供一定的参考。

HVD分解和GA-BP神经网络结合的井架钢结构损伤识别

针对井架钢结构冲击载荷振动信号非线性、非平稳性对损伤识别的干扰问题,提出了一种基于希尔伯特振动分解(Hilbert Vibration Decomposition,HVD)与遗传算法优化的神经网络(Genetic BP Neural Networks,GA-BP)相结合的智能故障诊断方法。首先,利用HVD分解的方法处理冲击载荷作用下的加速度非平稳振动信号;其次,由斯皮尔曼相关系数选取HVD分解后的最优(Intrinsic Mode Function,IMF)分量,以最优IMF分量能量变化率构造特征向量;最后,通过特征向量建立数据集进行神经网络训练,完成信号的特征学习和故障分类。利用ZJ70型井架钢结构模型进行冲击载荷作用下的单处损伤和多处损伤的不同工况实验验证,结果表明:对于单处损伤位置识别率达到90%,多处损伤位置识别率高达96%,利用HVD分解与GA-BP神经网络相结合的方法具有较好的稳定性,能够准确判断出井架钢结构损伤位置,具有一定的实际应用价值。

基于时域多参数信息融合与机器学习算法的井架钢结构损伤识别

为避免井架钢结构在作业过程中由结构损伤引发的安全隐患,将时域多参数信息融合与机器学习算法进行结合,基于井架钢结构位移响应信号提出了一种基于主成分分析和随机森林算法的井架钢结构损伤识别方法。利用加速度传感器提取在冲击载荷下井架钢结构的加速度响应信号,由加速度响应信号处理得到位移响应信号,并提取包含脉冲因子、裕度因子和峭度的3个时域特征;运用主成分分析法将3个特征融合成1个新的综合性时域特征,将原始信号中包含的大多数信息保留下来;将处理过的数据输入随机森林算法模型进行井架钢结构损伤识别,整个过程只需要采集损伤后的信号,不需要采集损伤前的信号。利用以上损伤识别模型对井架钢结构有限元模型进行仿真计算,同时结合ZJ70井架钢结构实验室模型的实验结果进行分析。分析结果表明:利用上述损伤识别方法可以准确高效地判断出井架钢结构单一或多处损伤,判断结果的正确率为90%以上。

计及用电行为模式的区域商业建筑负荷预测方法

为充分利用智能电表采集的细粒负荷数据并提高区域商业建筑负荷预测的精确度,提出一种基于用电行为模式的区域商业建筑负荷预测方法。首先,基于均值方差归一化方法对采集到的负荷数据进行标准化处理,通过肘方法确定聚类数目后进行k-Shape聚类,实现区域商业建筑负荷不同用电行为模式的提取;其次,针对大规模商业建筑负荷预测问题,考虑区域内大量商业建筑负荷预测时耗费大量内存资源却难以实现较准确预测问题,提出一种改进的Informer模型,该模型通过聚类算法识别具有相似用电行为模式的商业建筑,并充分考虑智能电表采集的异常负荷数据对模型训练结果的影响,能够良好的解决大规模商业建筑负荷预测精度不高问题;最后,采用加利福尼亚州商业建筑负荷进行实验,实验结果表明所提方法能够有效提高区域商业建筑负荷预测精度。

基于广义柔度矩阵的井架钢结构损伤识别

钻机井架结构在生产过程中会因各种原因而出现不同程度的损伤及破坏,为解决复杂工作环境下石油钻井井架结构健康监测中损伤识别问题,提出了一种基于广义柔度矩阵的井架结构损伤识别方法。相比于柔度矩阵方法,广义柔度矩阵仅需前几阶低阶固有频率及相应的模态振型便可确保计算的精度。在构建损伤控制方程的过程中,采用矩阵分块模式求解方法,与传统方法中需将单元刚度矩阵扩充整体刚度矩阵维数相比较,所提出的求解方法只需针对单元刚度矩阵的行数进行相应扩充,而列数不变,因此从计算量的统计角度分析可大大降低构建损伤识别控制方程的计算量。最后,以实际工程中的K型井架钢结构为例,结果显示对于不同的损伤位置及程度,该方法均具有良好的识别效果,可用于其他大型结构的损伤诊断或健康监测。

可调式大跨距伸缩井架组合用定位装置

针对伸缩井架目前生产中使用一次性工艺撑,造成定位精度差、材料浪费、不易调节,以及对井架母材造成损伤等问题,分析了伸缩井架的结构、制造特点,研制出一种可调式大跨距伸缩井架组合用定位装置。介绍了定位装置的设计原则和结构,给出了技术参数,分析了原理和应用步骤。这一定位装置可以降低生产成本,解决伸缩井架生产中存在的问题。

基于MOSES软件的系泊下大型起重船吊装作业适用性分析

为降低大型锚泊定位起重船在不同水深区域吊装作业的安全风险,以7000 t起重船为例,采用数值模拟方法,在MOSES软件中建立起重船、吊物和系泊系统耦合分析模型,对系泊下大型起重船吊装作业工况进行模拟,结果表明,系泊吊装作业受浪向、波高、波周期、锚缆预张力和作业水深变化的影响,在实际操作中,根据作业水深采取相应的船位和预张力,可以有效地改善大型起重船系泊吊装作业的适用性。

Derrick高频振动细筛在铁矿选矿作业中的应用

通过对美国 Derrick高频振动细筛的技术特征、设备性能及在铁矿选矿作业中的应用实例的介绍 。

LNG高架火炬塔架及排气筒的设计与分析

为保证某高度为115.5 m的LNG火炬塔架和排气筒满足强度和稳定性要求,采用STAAD.Pro软件建立结构三维数值模型,对结构在风载荷、地震载荷、温度载荷作用下的构件内力与变形计算并对排气筒进行振动特性分析。计算结果表明:结构在基本载荷及组合工况下强度和稳定性均满足规范要求。同时,结构前10阶振型对应的雷诺数在亚临界范围之内,说明塔架会产生涡激共振,进而给出相应的减振措施。塔架的第3节段是综合应力最大节点,应用ANSYS有限元分析对该节点进行分析核算,得出最大等效应力点位于塔架柱与横杆连接点根部,σ_(max)=286.09 MPa。该值小于材料的抗拉强度,说明节点具有足够的承载力。

大跨度网状吊杆拱桥大吨位大行程落梁技术应用研究

以大望桥拆除重建项目为例,针对大跨度网状吊杆拱桥大吨位大行程落梁技术掌控相关讨论及研究。该工程规模跨度大、吨位大、下落行程大,在国内实属罕见。为实现桥梁安全下落目标,通过自研改进液压千斤顶+机械跟随千斤顶系统及PLC主控系统及千斤顶泵站的控制程序及模块,将8点位移控制改为4点位移控制及4点力均衡控制,确保同步下落的位移高度以及托换力与实际负载力一致,并在下落过程中采用钢结构限位钢架及多个托换点的约束,防止桥梁倾覆,最终通过分阶段、分步骤操作及全程严格把控,安全完成落梁任务。

高大洁净空间吊顶施工技术研究

在某高大洁净空间的吊顶工程施工过程中,因吊顶面板距离顶棚的主体结构超高,普通钢筋吊杆不能直接生根在顶棚的主体结构上作为吊顶系统的承力杆件。经研究决定采用设置钢结构转换层的施工技术,可以将钢筋吊杆高度降低至1.5m以下,大幅度减少吊杆的长细比,提高了吊杆的稳定性、安全可靠。经实际应用,吊顶工程质量验收合格。钢结构转换层具备取材容易、工厂批量化生产、工艺操作简单等优点,不仅提高了吊顶工程的施工质量、缩短施工工期,而且节约施工成本。其经验可为高大洁净空间吊顶工程的施工提供借鉴。