基于生物多样性保护的泵型研究与探讨

泵站工程建设的同时必须考虑生物多样性,适于鱼类的洄游和迁徙,保证鱼类自然生态系统的可持续性。以某低扬程泵站为工程案例研发灯泡贯流泵的水力模型,通过分析影响鱼类友好型水泵研发的机械结构、流体动力学和生物学三大因素,提出基于生物多样性保护的鱼类友好型水泵优化设计的两类目标函数。

基于改进VGG16的射流式鱼泵内鱼类损伤的图像识别与分类

鱼类损伤分类研究对捕捞作业过程中的鱼类健康状况监测具有重要意义。针对现有鱼类损伤研究中存在的未准确分类损伤类型的问题,在射流式鱼泵捕捞作业时鱼逐条通过泵喉管的特殊场景下,本文使用高速摄像机拍摄鱼通过泵的过程,建立了鱼类损伤数据集,提出了一种基于VGG16改进的S-VGG卷积神经网络分类模型。损伤分类实验表明,S-VGG模型的损伤分类准确率为96.52%,比ResNet16和GoogLeNet分别提高了0.96%和8.2%。与VGG16模型相比,本文所提出的S-VGG模型仅有9层,整体参数减少了93.75%,有效地降低了模型训练所需的计算成本。本研究采用迁移学习方法进一步优化了S-VGG模型初始权重。结果表明,经过迁移学习的S-VGG*模型准确率达到了99.70%,比未进行迁移学习的S-VGG模型提高了3.18%。本研究建立的S-VGG*模型取得了良好的鱼类损伤分类效果。

色谱法提纯鱼油中EPA/DHA生产过程甲醇回收工艺对比

旨在为色谱法从鱼油中进一步分离纯化DHA和EPA生产企业甲醇废液回收工艺方案选择提供参考,介绍了普通单塔精馏、双效精馏、单塔热泵精馏和双塔热泵精馏4种甲醇回收工艺流程和主要参数,并以40t/h甲醇废液为例,利用AspenPlus软件对4种甲醇回收工艺路线的运行能耗做了模拟计算,对其成本进行了对比分析。结果表明:普通单塔精馏、双效精馏、双塔热泵精馏和单塔热泵精馏的冷却能耗和加热能耗依次降低;对比压缩机电耗在内的综合能耗(折合标煤),普通单塔精馏最高,双塔热泵精馏、单塔热泵精馏和双效精馏综合能耗分别是普通单塔精馏的34.2%、35.3%和56.5%;普通单塔精馏、双效精馏、单塔热泵精馏和双塔热泵精馏吨废液处理成本分别为137.8、78.0、57.7、51.2元/t;与单塔热泵精馏相比,双塔热泵精馏压缩机的压缩比可大大减小,可选机型多且技术成熟,设备采购费用降低。综上,双塔热泵精馏是最具竞争力的甲醇回收方案。

基于改进变分模态分解的抽油井偏磨程度诊断

目前抽油井工况分析方法与实时智能诊断技术不完善,无法及时发现、处理偏磨问题,导致抽油杆、泵等关键部件存在严重的损坏风险。为此,提出一种基于改进变分模态分解(IVMD)的抽油井偏磨程度诊断方法,其核心思想在于,扭矩和轴向力的变化会导致抽油井的偏磨程度发生改变,从而影响电参数信号的频率和幅值。首先通过改进人工鱼群算法优化变分模态分解(VMD)的分解层数与惩罚因子,然后将油井电参数信号分解成多个局部振动模态,并对生成的各局部振动模态进行特征分析,最后采用RGB图实现对抽油井偏磨程度诊断。研究结果表明,该方法可有效判断偏磨程度。

基于鱼形颗粒群追踪的贯流泵鱼类撞击损伤特性研究

叶片撞击是鱼类过泵损伤的最主要因素,为了研究鱼类通过贯流泵的撞击损伤特性,基于CFD-DEM耦合方法,通过修改耦合接口代码优化曳力计算模型,研究贯流泵中鱼体与叶片及壁面撞击后的运动行为及受力损伤。以简化的平板撞击鱼类为数值模拟的切入点,分析了鱼体受到撞击损伤的影响因素,并预测鱼体的过泵损伤死亡率。结果表明:通过数值模拟与实验拟合,得到导致鱼体长度与叶片前缘厚度之比(L/d)为2时鱼类死亡的撞击力阈值为2446 N;减小叶片前缘倾角、减小鱼体撞击速度、增大叶片前缘厚度,可降低鱼体与叶片前缘碰撞受力来降低鱼体的受力损伤;贯流泵中鱼体与叶片前缘碰撞产生的撞击力最大,撞击损伤最严重,是贯流泵装置中造成鱼类死亡的主要部件;泵站来流中鱼体尺度越小,叶片撞击概率越低,减小L/d,可以降低前缘撞击力,从而提高鱼类过泵存活率。

灯泡贯流泵水力性能和鱼类通过性能的多目标优化研究

为兼顾泵站运行效率与鱼类通过安全性,结合计算流体动力学、鱼类损伤模型、遗传算法寻优开展多目标优化研究。基于敏感度分析,分别优选了影响贯流泵性能和鱼类存活率的显著因素,采用最优拉丁超立方抽样、Kriging模型、NSGA-Ⅱ算法构建了多目标优化系统,通过分配权重因子得到了效率最优(A)、鱼类存活率最优(C)和两者兼顾(B)的3种寻优方案。结果表明:方案A效率较初设方案提升了5.2%,方案C鱼类存活率较初设方案提升了49.4%;叶片包角、弦高、前伸角是影响水力性能的关键因素,叶片前掠角、前伸角、叶片厚度是影响鱼类存活率的关键因素,且前伸角对两者的作用效果相反;撞击死亡率高度影响鱼类过泵存活率,而撞击概率对此影响较小,可通过加大叶片前缘厚度、增加叶片前掠角、降低前伸角来提升鱼类存活率。该研究成果应可为我国大型泵站群向生态水利方向发展提供参考。

真空泵吸鱼过程气液两相流数值分析

为探究真空泵吸鱼过程气液流动机理以及抽气压力对吸鱼速度影响,以某深远海养殖平台真空吸鱼泵为研究对象,基于体积函数法(volume of fluid,VOF)两相流模型,对真空吸鱼泵集鱼装置内部气液两相流动过程进行数值模拟。结果显示:在一定抽气压力条件下,水进入集鱼筒后,产生了水与大量气团组成的泡沫状气液两相混合体,气泡不断聚集并向抽气口方向运动,直至流出抽气口,集鱼筒注满水时间短;管道入口启动速度随着抽气压力的减小不断增大,之后速度波动减小,在-40 kPa~-20 kPa抽气压力条件下,当抽吸时间7 s,管道入口的速度逐渐平稳,当抽气压力≥-15 kPa时,吸水管出现了倒流现象,水沿管道来回晃荡,抽气压力在-40 kPa~-20 kPa范围可确保鱼水混合物顺利抽到集鱼筒内。本研究数值模拟结果可为真空吸鱼泵的抽气压力设计及优化提供参考。

基于VOF模型的真空吸鱼泵数值模拟

针对目前真空吸鱼泵设计计算依赖于工程经验,存在随机性和不确定性的问题,本研究开展了真空吸鱼泵吸/排水过程的数值模拟分析。分别建立了真空吸鱼泵吸水阶段和排水阶段物理模型,采用VOF模型,以抽气速度为边界条件,对吸/排水过程进行数值模拟。结果表明,VOF模型能够很好地预测真空吸鱼泵吸/排水过程中计算区域液相体积分数随时间变化的历程;抽气速度相同时,随着吸程的增大,真空罐内的稳定工作压力逐渐降低,但吸水管道内的流速不变;吸程相同时,随着抽气速度的增大,真空罐内的稳定工作压力逐渐降低,吸水管道内的流速逐渐增大;通过模拟得到了吸水和排水时间,可对吸捕速率进行预测。本研究可为真空吸鱼泵计算机辅助设计提供理论参考。

基于CFD模拟的无叶式吸鱼泵水动力特性分析

以一种新型无叶式吸鱼泵为研究对象,分别选取影响吸鱼泵模型样机水动力性能的多个参数,重点分析不同结构参数对无叶泵泵体结构内部的流场分布和水动力性能的影响。研究结果表明:无叶式吸鱼泵的泵体在射流间隙区域有高于注水口2.8~3.5倍的流速,在高流速区域的影响下,获鱼入口处产生低压区,使得此处流量倍增,无叶式吸鱼泵取得良好的吸鱼获鱼效果;随着泵体的射流开口逐渐增大,无叶式吸鱼泵的流量约提高2.1%,扬程约提升约1.5%;随着泵体导叶倾角的增大,无叶式吸鱼泵的扬程和流量产生小范围波动;若无叶式吸鱼泵的注水开口增加30%,则其流量将提升1.72倍,扬程约提升2.22倍。相比传统鱼泵,新型无叶式吸鱼泵具有结构简单轻便、作业稳定和负压区吸力大等优点,能降低劳动强度,提高水产养殖渔获的起捕效率;同时,利用柯恩达效应在泵体内部设计一种新型弧形导叶结构,有助于减轻射流出口对鱼体的切割伤害,降低鱼类损伤率。

基于导流方法的真空吸鱼泵改进与试验

针对真空吸鱼泵起捕过程中存在鱼体损伤和起捕效率低的问题,该研究对集鱼罐的结构和吸鱼泵的工作方式进行改进。进鱼管穿过集鱼罐底进入集鱼罐内部,在进鱼管的顶部设置倒置的喇叭状导流结构,起捕时,鱼水混合物进入集鱼罐后分离,鱼留在集鱼罐内,水被排出集鱼罐。以鱼水比1:1时的数据做比较基准,当鱼水比分别为1:2、1:3、1:4、1:5时,经计算,输送相同质量的鱼,改进吸鱼泵用时比真空吸鱼泵分别减少20.4%、30.6%、36.8%和40.8%。开展真空吸鱼泵和改进吸鱼泵吸水过程的数值模拟分析并进行试验验证。结果表明,与真空吸鱼泵样机相比,改进吸鱼泵的集鱼罐内涡流不明显,输送能力不随鱼的提升高度而变化;改进吸鱼泵的输鱼友好性更强,鱼体无损伤。研究结果可为大型鱼类起捕装置设计提供理论依据和参考。

泵送打捞水平井桥塞压裂工具串相关工艺技术研究

近年来,在我国水平井和定位井改造施工的过程中,泵送水平井桥塞压裂技术受到广泛应用,但是受水平井与大斜度定向井的井眼轨迹影响,第一层压裂工作完成后,存在顶替尾砂不彻底的问题,可能在倾斜角度变化幅度很高的井段产生砂桥,导致下一层次桥塞与射孔枪等在泵送期间受到阻碍,或是冲开砂桥以后,电缆张力迅速提高,出现电缆断脱的问题和工具落井的问题,合理进行工具的打捞十分重要。基于此,本文分析水平井泵送桥塞压裂工具落井问题的情况,提出泵送打捞水平井桥塞压裂工具串工艺技术措施,旨在为确保工具的良好打捞提供助力。

巧用开窗套铣筒快速打捞落井电泵机组

目前海上油田大部分油井采用电潜泵进行生产,部分井虽然生产初期因地层能量充足具备自喷能力,但随着生产的逐年进行,最终也会因地层能量衰竭而进行自喷转泵抽作业;电泵井在生产的过程中,受多方面因素的影响,可能会出现电泵落井的复杂情况,而此时作业现场很可能没有准备打捞工具和钻具,临时动员耗时较长,本文主要简述了一种创新性使用开窗套铣筒快速打捞落井电泵机组的方法,为今后类似情况的处理提供借鉴。

国内外吸鱼泵研究进展

吸鱼泵是水产养殖和商业捕捞中用于渔获起捕、运输,提高生产效率的主要工具。确保鱼体无损伤并提高存活率是吸鱼泵研究的重点。本文介绍了国内外吸鱼泵的研究现状,讨论了离心式、真空式和射流式吸鱼泵主要机型的技术特点和性能水平;分析了美国、日本及欧洲等国在泵体结构优化、吸鱼泵扩展系统、吸虾泵和网囊泵吸系统等方面的研究进展。针对目前存在的鱼体损伤率高、效率偏低、机体笨重和能耗偏高等问题,提出了我国吸鱼泵技术的发展对策:需重点解决鱼体无损传输、增强通用性、提高智能化水平以及开发远洋渔业连续捕捞系统等问题。

南极磷虾连续捕捞技术发展状况

南极磷虾(Euphausia superba)资源量丰富,商业开发的前景广阔。确保虾体无损伤并提高捕捞效率是南极磷虾捕捞技术装备研究的重点。本文介绍了南极磷虾的捕捞开发现状,讨论了连续捕捞系统的装备组成、作业过程及发展趋势。提出了我国南极磷虾渔业中引入连续捕捞装备技术需要解决的问题和发展对策,为进一步提高捕捞效率和提升渔获品质提供参考。

腌干鱼制品热泵干燥工艺参数优化

为改进传统腌干鱼类加工方式,文章研究了腌干鱼制品在不同热泵干燥条件下的干燥曲线以及干燥工艺参数。以色差和感官评分作为指标,选取干燥温度、湿度和风速等因素进行单因素试验,根据单因素试验结果确定各因素及其水平,通过正交试验确定腌干鱼类热泵干燥的最佳条件。结果表明,热泵干燥腌鱼的最佳工艺参数为:干燥温度30℃,相对湿度30%,风速1.5 m·s-1。此条件下热泵干燥的腌干鱼的色差为2.68,感官评分为88.7分,可以得到与腌前鱼样色差较小、感官品质佳、鱼体的脂肪氧化小、其过氧化值只有0.135 mg·kg-1腌干鱼,改善了腌干鱼的品质。

吸鱼泵的研究进展与发展建议

渔获的起捕是水产养殖和商业捕捞中的重要环节,人工操作不仅费时、费力,还会对鱼体造成较大的损伤。吸鱼泵作为渔业生产活动中重要的机械装备,具有操作简单、工作效率高、鱼体损伤率低等优点,越来越受到水产养殖和捕捞等行业的欢迎。介绍了常见的几种吸鱼泵的类型、工作原理及其主要的应用领域;分析了目前国内外吸鱼泵在基础研究、远洋捕捞、水产养殖捕捞以及智能控制方面的研究进展及其特点;结合国内外吸鱼泵研究特点,进行了对比分析,提出了今后吸鱼泵的功能定位及研究方向,以期为推进吸鱼泵在国内的普及应用,提高渔业装备的现代化水平提供参考。

射流式鱼泵胁迫下草鱼的应激响应

研究草鱼鱼种通过不同参数条件下(分为工况一、工况二、工况三、工况四)的射流式鱼泵后分别恢复0、0.5、1、6、24h,和过泵前相比其血清皮质醇(COR)、血糖(GLU)、乳酸脱氢酶(LDH)、总胆固醇(TC)、谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)、肌酐(CREA)以及呼吸频率(Respiratory rate)的变化情况,从应激和组织损伤的角度分析了该泵4个工况对试验草鱼的影响。结果发现,各工况试验草鱼血清COR、LDH、AST、ALT、CREA以及呼吸频率均呈现先升高后降低的变化规律,各工况试验草鱼血糖呈现先降低后升高的趋势,而各工况试验草鱼血清TC基本无变化。此外,各工况均出现掉鳞的情况,但未发现试验草鱼游泳异常,解剖后也未发现鱼鳔破裂以及内脏受损的情况。通过对比各工况试验结果,发现工况三对试验草鱼影响最小。

新型双机双筒高效吸鱼泵及其控制系统设计

新型高效吸鱼泵由双真空泵、双吸鱼筒组成,利用双筒交替吸鱼、排鱼,可实现连续鱼虾起捕,其效率是单筒间歇式吸鱼泵的1.5倍以上,有效解决了传统真空吸鱼泵存在的效率低、功耗大的问题。双真空泵可互为备用,也可轮流使用,通过冗余设计提高设备的可靠性,这对远洋捕捞业尤为重要。该吸鱼泵采用真空负压抽吸和零压排放原理,有效提高活鱼成活率。主吸鱼管采用套管式结构,可在水平、垂直方向灵活伸缩。控制系统采用全程自动化控制。

离心式吸鱼泵叶轮的设计

为了解决国内活鱼泵吸产品匮乏以及技术落后等问题,以实现活鱼转运、输送为目的,采用XYB-200离心式吸鱼泵为原型泵,根据设计要求给定尺寸和比转速,通过泵相似定律对新型吸鱼泵进行设计,计算叶轮进口、出口和直径并进行分析校核,得到吸鱼泵叶轮设计参数。通过ANSYS CFX模拟验证吸鱼泵性能参数,最终实现新型吸鱼泵的研发。

射流式鱼泵输送草鱼的性能研究

为了分析射流式鱼泵输送草鱼的性能及其损伤因素,文章设计了一台喉管直径为60 mm的射流式鱼泵,开展了草鱼输送实验,并采用高速摄影和计算流体力学方法进行了研究。结果显示,该射流式鱼泵在扬程2.24m时最高草鱼输送能力达918 kg·h^(-1),其所需水功率为2.83 k W。进一步的检测表明,部分实验鱼有鳞片脱落的情况,但未出现游泳异常,解剖后也未发现内脏受损等情况;实验鱼在过泵后呼吸频率及部分血液指标存在明显变化,但在24 h内基本可以恢复。数值模拟和高速摄影方法分析得出,剪切层是造成实验鱼泵内鳞片脱落的主要原因,撞击伤是由内流偏转诱导实验鱼撞击泵内壁面产生的,包含压力梯度在内的水力因素都可能使实验鱼产生应激反应。但由于鱼类在泵内时间极短,上述因素都不会致实验鱼死亡。