基于多层融合振动数据分析的GIS设备机械缺陷诊断方法研究

气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal enclosed switchgear,GIS)机械缺陷是导致设备故障的重要因素,针对单测点、单证据机械缺陷诊断模型信息缺失和精度不足问题,该文提出一种多层融合振动数据分析的GIS设备机械缺陷诊断方法。首先,基于真型GIS设备振动模拟平台试验研究测点位置与缺陷类型对振动行为的影响特性;然后,联合统计分析、模态分解、尺度变换方法提出机械振动信号整体与局部信息关注的复合参数分析方法,引入主成分分析开展多测点振动信息的特征层融合降维;最后,提出改进放缩权重的Dempster-Shafer(DS)证据理论和Bagging投票机制的强/弱基学习器决策层融合机制,联合构建多层融合振动数据分析的GIS设备机械缺陷诊断模型。结果表明:不同类型机械缺陷信号的响应幅值、特征频点和畸变程度存在显著差异,复合特征参量大小及分散程度各不相同;同时,测点位置对缺陷信号的复合振动特征参量的表现形式及分布区间也具有一定影响;基于多层融合数据分析的诊断模型实现缺陷有效识别,辨识准确率为98.66%,相比单一分类器诊断效果提升5.83%。该文可为GIS设备机械缺陷诊断方法提供有价值的参考。

特高压GIL绝缘子用微米氧化铝-氧化硅共混环氧复合材料的性能研究

特高压气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)电压等级高、输送容量大,对绝缘子耐受电、热、力综合作用能力的要求更高。本研究通过分别掺杂微米级氧化铝、氧化硅和氧化铝-氧化硅共混填料的方式制备了环氧复合材料,对共混体系力学、热学和电气性能等进行测试分析。结果表明:随着氧化铝填料体积占比的提高,复合材料的综合力学性能提升,微米氧化铝/环氧复合材料综合力学性能最佳。掺杂两种填料有助于提升共混体系的导热和耐电弧性能,但会略微降低玻璃化转变温度和增大热膨胀系数,当氧化铝和氧化硅填料体积比为1∶1时,复合材料的耐电弧时间可达186.63 s,导热系数可达1.198 W/(m·K)。随着氧化硅填料体积占比提高,环氧复合材料的介电常数减小,电气强度升高,体积电阻率增大,介质损耗减小。微米氧化硅/环氧复合材料工频电气强度最高,可达36.63 kV/mm。

希拉穆仁荒漠草原围封区植物群落土壤有机碳研究

[目的]明晰各植物群落土壤有机碳含量,以期为草原保护提供理论依据。[方法]以希拉穆仁荒漠草原围封区6种植物群落(短花针茅、洽草、羊草、克氏针茅、银灰旋花、蒙古韭)为研究对象,对0—30 cm土层各植物群落土壤机械组成、土壤有机碳含量和根系特征进行研究。[结果](1) 6种植物群落0—30 cm土层土壤机械组成主要以粉粒和极细砂为主,其平均值分别介于26.50%~54.62%和16.90%~34.08%。(2) 6种植物群落根系生物量随土层深度逐渐减小,且根系生物量总量介于229.21~731.71 g/m^(2)。由根系分布特征判断,短花针茅群落各土层根系呈“E”型分布,其他植物群落均呈“V”型分布。(3)各植物群落土壤有机碳含量随土层深度逐渐降低。0—30 cm平均有机碳含量介于6.07~11.75 g/kg。(4)根系生物量、土壤有机碳含量与黏粒含量呈极显著正相关,与粉粒含量呈显著正相关,表明土壤粉粒、黏粒含量越多,植物群落根系生物量和土壤有机碳越丰富。[结论]围封可以有效促使土壤有机碳增加,但有机碳对不同植被群落的响应有所差异,草原有机碳储量准确度应根据草原植被群落特征而定。

GIS屏蔽罩松动状态特性仿真及试验分析

机械类缺陷是GIS设备运行阶段的常见缺陷之一。针对机械缺陷导致GIS异常振动问题开展机理研究,能够有效排查现场设备故障隐患。文中首先通过有限元建模,对某126 kV三相共体式GIS运行时可能出现的屏蔽罩松动缺陷进行仿真,探究设备在缺陷状态下的异常振动机理及特征。其次,分别对建立的GIS正常模型和屏蔽罩松动模型进行磁固耦合仿真,通过后处理获得了筒体上的振动结果。最后,搭建了同一型号的GIS试验平台进行了缺陷模拟试验,对相同缺陷状态下GIS运行振动信号进行了检测分析。结果表明,文中所分析的126 kV GIS设备内部出现屏蔽罩松动缺陷时,振动信号中的主频会发生偏移,300 Hz特征频率明显增大,仿真和试验一致性较好。文中的研究成果可用于GIS屏蔽罩松动缺陷下的振动信号异常判断,采用的数值仿真及试验模型相结合的分析方法也可为更多缺陷类型研究提供思路。

封闭区域油气泄漏火灾爆炸风险与通风方式分析

封闭区域油气泄漏导致火灾爆炸一直是防火防爆安全风险管控的重点,目前的安全技术标准规定了泄漏监测预警和机械通风装置等技术措施及管理措施,来管控封闭区域火灾爆炸风险。就机械通风装置的设置而言,存在标准难以涵盖现场复杂条件并忽略了自然通风作用的情况。文章充分分析了自然通风的重要作用,应用流体动力学分析自然通风条件下封闭油气区域可燃气体泄漏及扩散情况,证明了在自然通风能力基础上开展机械通风设计的可靠性。同时借鉴此次风险分析的过程,也能有效指导其他安全技术措施的制定。

三支柱绝缘子的设计与研究

气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)是一种可以克服输电走廊复杂环境限制、实现城市中心大容量输电的高电压电力传输设备。GIL主要包括三支柱绝缘子、微粒捕捉器、壳体及导体等。三支柱绝缘子作为GIL的关键零部件之一,其电气性能及机械强度直接影响着GIL的运行稳定性。从GIL整体结构设计入手,详细论述了550 kV GIL三支柱绝缘子的优化设计过程,并以电磁场理论为基础对三支柱电场进行仿真解析。通过引入“电场面积”的概念,对比不同尺寸下三支柱沿面电场强度阶梯下的面积大小,得出最优结构。该设计解决了三支柱绝缘子沿面放电的问题,为GIL的开发及应用提供参考。

基于有限元仿真的GIS支柱绝缘子性能优化

为提高金属封闭式气体绝缘组合电器(GIS)中支柱绝缘子的耐电性与机械强度,基于有限元仿真,通过拓扑优化的方法设计了支柱绝缘子内部的材料分布,研究了材料相对介电常数与杨氏模量梯度分布后绝缘子的电场分布与机械应力场分布特性。仿真结果表明:经过拓扑优化后,合理的材料参数选择可显著降低绝缘子本体与金属嵌件所形成的界面处的最大电场强度和机械应力,相较于初始的匀质支柱绝缘子,最大电场和机械应力可分别降低40%和20%以上,为增强支柱绝缘子综合性能,提高绝缘子运行可靠性提供了技术参考。

GIS设备非电接触松动缺陷的振动试验研究与特性分析

气体绝缘组合电器GIS包含设备众多,机械结构复杂,工作时处于高电压、大电流的状态,容易产生机械故障,通过振动检测可对GIS设备机械状态进行判断。为进一步研究GIS设备机械缺陷检测方法,探究设备内非电接触松动缺陷的振动特性,文中在一台550kVGIS设备上开展振动试验,在试验回路中设置内部屏蔽罩松动和外部地脚螺栓松动两种机械缺陷,通过测量不同状态、不同电流下GIS外壳的振动信号,从时域、频域方面总结振动信号特征和变化规律,并提出基本特征量的提取方法。结果表明GIS设备内部非电接触机械缺陷所产生的异常振动不会引起信号中100Hz基频分量变化,内部屏蔽罩松动缺陷会导致200Hz和300Hz分量的幅值升高;地脚螺栓松动缺陷会导致1700Hz以上频率幅值均值升高,随着电流的增加,幅值增大越明显。研究结果补充了GIS设备非电接触机械缺陷检测研究,为设备振动检测试验提供了新的思路与参考。

800 kV GIS设备用盆式绝缘子设计开发

盆式绝缘子的可靠性对整套气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)以及电网的安全运行至关重要。以800 kV GIS用盆式绝缘子为例,从盆式绝缘子的外形、屏蔽环、中心嵌件等方面综合考虑进行结构设计,应用有限元分析软件对关键部位的绝缘性能和机械性能进行仿真计算,计算结果满足判据要求,并通过型式试验验证了设计的可行性。

TNT密闭环境中能量释放特性研究

为了研究TNT在密闭空间中的能量释放特性,依据量热法原理测量了TNT炸药在不同环境中(真空、0.1 MPa空气、0.1 MPa氧气)的爆热;同时在自行设计的密闭爆炸仓内,采用PCB压力传感器和K型热电偶分别测量了TNT炸药在不同气氛(空气、氮气、纯氧气)中爆炸后的准静态压力和爆炸场温度。爆热测试试验结果表明,当环境中氧含量增加时,爆热也随之增加;密闭空间中爆炸参数测量结果表明,随着密闭环境中氧含量的增加,准静态压力和爆炸场温度均有所增加。这说明实际应用中TNT爆炸反应完全性较低,有大量能量未释放,密闭条件可以提高TNT爆炸能量释放率。

闭合五杆缝纫机送料机构的运动仿真和轨迹优化

对闭合传动的两自由度五杆缝纫机送料机构进行了动态仿真和轨迹优化研究。编制的仿真软件可实现全部结构参数的动态输入 ,动态仿真。它可实时获得各运动构件的位置、速度和加速度及表征送料机构主要特性的参数和机构的仿真动画 ,并可根据实际需要 ,通过参数的调整而获得不同的针距及倒车和顺车运动并给出倒顺车的误差。GC 8 1型双针缝纫机的仿真实例表明 ,通过轨迹优化得到的基本参数可达到正、倒车轨迹高度吻合(正倒车误差 =0 .2 3% )和送料轨迹的各项指标均满足要求的理想效果。

环境含氧量对液固混合FAE能量释放特性影响研究

为研究环境含氧量对液固混合FAE能量释放特性的影响,依据量热法原理测量了试样在不同含氧量下的爆热,同时在密闭条件下利用PCB压力传感器测量了试样在不同含氧量下的准静态压力,结合傅里叶变换红外光谱仪对爆轰气体产物进行了检测和验证。试验结果表明:随着氧气含量的增加,试样爆热值逐渐增加,爆轰气体产物中CO和CO_2含量逐渐增加;HCN含量先增加后迅速下降,CH_4的含量逐渐下降;在标准状况和氧气条件下,试样的准静态压力分别为0.255 MPa和0.310 MPa。结果表明:随着环境含氧量的增加,试样的氧化性逐渐增强,同时释放出更多的能量,大幅提高了液固混合FAE爆炸的能量释放率。

半密闭条件下爆炸场的温度与压力测量

通过测量不同铝含量炸药的爆炸场温度和压力参数,研究了在半密闭条件下,炸药爆炸场温度、压力的响应特征及规律。结果表明,设计的试验装置适合研究在半密闭条件下炸药的温度-压力性能。在半密闭条件下,超压曲线不同于自由场的超压测量曲线;理想单质炸药的压力明显高于其含铝炸药,铝含量的增加可增大爆炸压力的作用时间,并提高爆炸场温度及温度对环境的作用时间。当铝粉的质量分数为30%~41%时,爆炸温度出现温度平台,大约在1000℃;在半密闭条件下,测量距离影响温度和压力的分布。

全封闭碳纤维与高强钢丝复合拉索的弹性模量

探讨了全封闭复合拉索的协调工作机理,即要求芯部高强钢丝束与碳纤维筋弹性模量接近或相等;研究了高强钢丝束捻距与弹性模量间的关系;推导了37股高强钢丝束弹性模量的计算表达式,通过有限元分析验证了表达式的正确性.试验表明,碳纤维筋弹性模量可以达到与高强钢丝束的弹性模量相近的要求.结论表明:复合拉索中的索力按照碳纤维筋与高强钢丝束的轴向刚度进行分配,全封闭复合拉索中碳纤维筋与高强钢丝束的弹性模量相等.在整体锚具的张拉下,复合拉索中碳纤维筋与高强钢丝束的变形一致,弹性模量相等决定了索力按照复合拉索中碳纤维筋与高强钢丝束的截面比例进行分配,能够确保复合拉索索体的协同作用.高强钢丝束的弹性模量与其捻距及扭转角相关,随着捻距的减小,扭转角的增大,高强钢丝束的弹性模量降低.

高水平压力作用下洞室围岩变形与破坏

为揭示高轴向水平压力作用下洞室围岩变形与破坏规律,研究了模型介质断裂形态,指出模型裂缝存在剪切和拉伸两种形式;采用锯齿形岩石模型和极限应变破坏准则,推导了洞室围岩的应力场,定量分析了试验结果;通过与试验对比,证明了解析的正确性。研究表明,在高轴向水平压力作用下,洞周介质会产生间隔的拉伸裂缝,形成分层断裂现象。拉伸裂缝的几何形状逐渐趋于圆形,每形成一道拉伸断裂,模型等效于形成一个受支护作用的洞室,随着等效洞室半径的增大,其受到的支护力迅速增大,使得分层断裂现象局限在一定范围内。可为深部防护工程设计提供参考。

偏心槽式封盖器的创新设计

为了克服手动杠杆式封盖器或封口钳的局限性,设计了一种新型实用的偏心槽式封盖器。介绍了此封盖器的工作原理、设计过程,并进行了受力分析。最后,介绍了此偏心槽式封盖器的优点。

平面机构运动的复矢量分析法

对平面机构的运动分析，国内《理论力学》教材中所介绍的方法，主要是几何法和解析法．〔１〕本文提出用复数—极坐标矢量法（简称复矢量法）来分析平面机构的运动，其优点在于分析问题时概念清晰，运算简便，且机构运动愈复杂，优越性愈明显，也为使用电子计算机编制程序提供方便．

宁夏枣泉发电有限公司运煤系统设计特点

宁夏枣泉发电有限公司是浙江省能源集团有限公司旗下第1个采用兼有底开车铁路卸煤沟与汽车卸煤沟、条形斗轮堆取料机折返式全封闭煤场、燃料智能管控系统、曲线落煤管、干雾抑尘装置、脱硫废水进行煤场喷淋、可控机械软启动装置且处于高寒地区的大型火力发电厂,介绍了其运煤系统的设计特点,并指出了今后大型火力发电厂运煤系统设计应注意的问题。

ZF3-126/T气体绝缘金属封闭开关设备的优化设计

介绍ZF3-126/T气体绝缘金属封闭开关设备进行优化设计的全过程,包括结构设计的改进、技术参数的提升、外形尺寸的缩小、可靠性的提高、全面型式试验结果等进行了较为详尽的阐述,供广大用户参考。

一起气体绝缘金属封闭开关设备断路器操作机构渗油的分析

针对某变电站线路备用间隔投产前220kV气体绝缘金属封闭开关设备断路器操作机构渗油的问题,在介绍断路器操作机构的结构和工作原理的基础上,结合漏油位置的检查分析,认为主要原因是操作机构液压工作缸密封面的密封圈质量有问题,为此,提出了合理的处理措施,以防止漏油缺陷的进一步发展和扩大。