Trend Prediction Method Based on the Largest Lyapunov Exponent for Large Rotating Machine Equipments

In order to predict electromechanical equipments＇ nonlinear and non-stationary condition effectively, max Lyapunov exponent is introduced to the fault trend prediction of large rotating mechanical equipments based on chaos theory. The predict method of chaos time series and two methods of proposing f and F are dis- cussed. The arithmetic of max prediction time of chaos time series is provided. Aiming at the key part of large rotating mechanical equipments-bearing, used this prediction method the simulation experiment is carried out. The result shows that this method has excellent performance for condition trend prediction.

Novel scheme of high precision inertial measurement for high-speed rotating carriers

In order to satisfy the requirement of high precision measurement in a high dynamic environment, a kind of gyro aided multi-accelerometer inertial measurement unit （GAMA-IMU） with six accelerometers and two gyros （6A2G） was proposed in this paper. The available configurations have the problem of low measurement precision In a high dynamic environment due to channel coupling. The three channels were decoupled when calculating the angular velocity in the proposed configuration. The yawing and pitching angular velocity were directly measured by gyros, while only the rolling angular velocity was obtained by the GAMA-IMU indirectly from the rolling angular acceleration and quadratic component of rolling angular velocity. Then a single channel rolling angular velocity calculation model was established and the extended Kalman filter （EKF） was used to do state esti- mation. Simulations were carried out and results indicated that the calculation precision of the proposed 6A2G configuration could meet the demand of high precision measurement for a high-speed rotating carrier.

Model of Rotation Accuracy of High-Speed Spindles on Ball Bearings

For the purpose to improve a design quality of high-speed spindle units, we have developed mathematical models and software to simulate a rotation accuracy of spindles running on ball bearings. In order to better understand the mechanics of ball bearings, the dynamic interaction of ball bearings and spindle unit, and the influence of the bearing imperfections on the spindle rotation accuracy, we have carried out computer aided analysis and experimental studies. When doing this, we have found that the spindle rotation accuracy can vary drastically with rotational speed. The influence of bearing preload has a secondary importance. Comparison of the results of these studies has demonstrated adequacy of the models developed to the real spindle units.

Numerical simulation and experimental study of the characteristics of packing feature size on liquid flow in a rotating packed bed

Rotating packed bed has high efficiency of gas-liquid mass transfer.So it is significant to investigate fluid motion in rotating packed bed.Numerical simulations of the effects of packing feature size on liquid flow characteristics in a rotating packed bed are reported in this paper.The particle image velocimetry is compared with the numerical simulations to validate the turbulent model.Results show that the liquid exists in the packing zone in the form of droplet and liquid line,and the cavity is droplet.When the radial thickness of the packing is less than 0.101 m,liquid line and droplets appear in the cavity.When rotational speed and radial thickness of the packing increase,the average diameter of the droplets becomes smaller,and the droplet size distribution becomes uniform.As the initial velocity of the liquid increases,the average droplet diameter increases and the uniformity of particle size distribution become worse.The droplet velocity increases with the radial thickness of the packing increasing,and gradually decreases when it reaches the cavity region.The effect of packing thickness is most substantial through linear fitting.The predicted and simulated values are within±15%.The cumulative volume distribution curves of the experimental and simulated droplets are consistent with the R-R distribution.

Influence of ground effect on flow field structure and aerodynamic noise of high-speed trains

The simulation of the ground effect has always been a technical difficulty in wind tunnel tests of high-speed trains.In this paper,large eddy simulation and the curl acoustic integral equation were used to simulate the flow-acoustic field results of high-speed trains under four ground simulation systems(GSSs):“moving ground+rotating wheel”,“stationary ground+rotating wheel”,“moving ground+stationary wheel”,and“stationary ground+stationary wheel”.By comparing the fluid-acoustic field results of the four GSSs,the influence laws of different GSSs on the flow field structure,aero-acoustic source,and far-field radiation noise characteristics were investigated,providing guidance for the acoustic wind tunnel testing of high-speed trains.The calculation results of the aerodynamic noise of a 350 km/h high-speed train show that the moving ground and rotating wheel affect mainly the aero-acoustic performance under the train bottom.The influence of the rotating wheel on the equivalent sound source power of the whole vehicle was not more than 5%,but that of the moving ground slip was more than 15%.The average influence of the rotating wheel on the sound pressure level radiated by the whole vehicle was 0.3 dBA,while that of the moving ground was 1.8 dBA.

高速旋转设备智能感知系统搭建及数据上传方法研究

针对高速旋转设备的特点搭建了物理智能感知系统,重点对系统所产生的传感器数据如何高效上传进行了深入研究。高速旋转设备物理感知系统具有采集信号多、采集方式多及数据量大等特点,提出3种上传算法:多线程多行算法可工作于普通单片机系统,上传速率达到0.06~0.07 MB/s,可满足系统工作于趋势值自动采集方式下的上传要求;单进程分页算法要求上传硬件系统为工业级单片机或嵌入式系统,上传速度可达0.7~0.8 MB/s,且稳定,可以满足系统工作于手动采集方式下数据实时上传的要求;多进程并行算法的硬件要求为多运算器设备,上传速率取决于运算器数量,10运算器主机上传速率稳定在约3.4 MB/s,可满足多设备系统任何数据采集方式下数据实时上传的要求。文中所做分析可为旋转机械行业数字化发展提供切实可行的方案。

基于Python的振动监测与故障诊断系统开发

风机、泵和离心机等旋转设备是广泛应用于工业生产和日常生活的重要设备。在“服务型制造”的转变推动下,智能化、自动化以及数字化是这些设备的发展趋势,也是提高设备安全性、可靠性的重要方式。通过现场检测端和远程Web端的软、硬件设计,结合经典故障诊断算法与利用大数据的人工智能诊断方法,开发了低成本、高开放性振动监测与故障诊断系统,实现了旋转设备的运行状态监测与故障在线诊断和远程协同会诊功能,顺应智能制造的趋势,提供了针对风机等旋转设备运维的可行方案。

紫菜滤杂装备中吸滤装置动力学仿真及优化设计

针对现有紫菜滤杂装备存在工作效率低、易堵塞等缺点,设计一种无堵塞滤杂装备,其中吸滤装置由组合式滤筒、防异物堵塞的剔除装置等部分组成。基于拉格朗日方程,对吸滤装置进行动力学建模和仿真,分析多工况下滤缝宽度和滤筒转速两个参数对吸滤效率的影响。结果表明,滤缝宽度为0.6 mm、滤筒转速为200°/s(33 r/min)时,设备吸滤效率最高。基于仿真结果,确定三个试验因子的取值范围,以滤杂率和吸滤时间作为响应指标,利用Minitab软件设计三因素三水平试验,建立响应面回归模型。优化结果表明,当滤缝宽度为0.6 mm、滤筒转速为33 r/min、出料口流量为16 m 3/h时,滤杂率为98.44%,吸滤时间为2.72 min。

先进管理技术在提高转动设备可靠性中的应用

上海赛科石油化工有限责任公司烯烃工厂有500多台透平、压缩机、风机、泵等各类转动设备。文章以案例的形式对设备运行周期各类转动设备出现的故障原因进行了分析,并采用一系列先进管理系统和技术解决相应的问题,从而提高了转动设备的机械完整性和运行可靠性,确保装置安全、连续、长周期运转。

燃气轮机动叶叶顶加工专用卧式磨削设备结构设计

重型燃机透平旋转叶片叶顶加工是叶片成型的关键工序,该工序加工精度决定了叶片顶部与其他部件装配间隙,该间隙大小可能会影响燃机运行做功效率,所以叶顶距转子中心回转半径关键尺寸需要准确控制。然而,不同规格功率的燃气轮机旋转叶片回转半径各不相同,需设计一种能适合不同回转半径叶片叶顶加工的自动化设备。针对耐高温镍基合金材料叶片加工特性硬化、热导性能差、切削力大等特点和传统CNC及电火花加工效率低、刀具损坏快、加工成本较高等问题,采用磨加工工艺与数字化控制相结合的方法开发一种磨削全自动化加工设备。该设备可以自动精确模拟不同规格燃机叶片回转中心实现不同回转半径的变化,同时可以模拟叶片绕转子中心旋转摆动动作;通过数字化实现叶片摆动大小角度的控制、可自动变换角度的磨削进给机构实现不同角度形状叶顶的磨削加工。试验结果表明,该设备功能达到设计要求且加工精度足够满足叶片叶顶加工公差,可用于批量生产。

改进整数线性规划法的农机配备研究

山东省小麦玉米规模化轮作生产下机械效能未充分发挥,存在动力机械与机具配套比低、农机动力与资金浪费问题,主流的整数线性规划农机配备法不适配山东省中小型农业新型经营主体。在对小麦玉米周年轮作全程机械化技术模式调研后,对小面积耕作时农机配备模型采用增设租赁农机服务进行改进。通过验证计算,模型优化后年成本为47 922元,相比未优化前模型成本210 392元下降77.22%;农业机械的配备量下降63.63%。

基于FCM算法的中小型转动设备故障检测研究

针对现有算法在中小型转动设备故障检测中存在的收敛速度慢、故障识别率低等问题,提出一种基于FCM融合算法的故障检测方案研究。对原始故障集做降噪处理,基于模糊熵值理论在多尺度条件下提取故障向量的隶属度;利用GA算法优化FCM算法的迭代性能和收敛性能,分别更新故障特征向量模糊隶属度矩阵和聚类中心矩阵,以达到改善聚类精度,提高故障识别率的目的。实验结果显示,该算法在不同的聚类中心数量及故障类别的条件下,能够获得更好的聚类效果和更高的收敛速度,训练集合和测试集的平均故障识别分别可以达到99.19%和98.23%。

大型湿法磷酸装置过滤设备选型

随着湿法磷酸技术的发展和装置的大型化,过滤设备选型的科学性及合理性越来越引起行业的关注。通过阐述过滤设备的过滤原理及影响因素,介绍了湿法磷酸生产中3种常用过滤设备特点,从技术性及经济性等方面进行分析,并结过滤机在磷酸装置中的工程实际应用,给出了过滤设备的选型建议。

基于WSN的旋转机械设备故障时频监测方法

由于旋转机械设备结构和振源较为复杂,以单一故障经验设置的阈值无法准确分解多模态故障,为提升故障监测效果,提出基于WSN的旋转机械设备故障时频监测方法。引入集合经验模态分解故障时频信号,分解不同时刻的振动信号,计算IMF分量的能量,结合归一化能量指标和IMF矩阵奇异谱熵指标,完成旋转机械设备故障时频信号分解。根据特征分解结果,运用训练后免疫RBF神经网络监测旋转机械设备故障。实验结果表明,该方法能够缩短监测时间、提高故障监测准确率。

基于ACFM技术表面裂纹检测方法及系统的开发

设计开发了一种实时高精度ACFM裂纹检测方法和系统。通过扫描承压设备焊缝或母材励磁后产生的感应电磁场,在裂纹等缺陷处获取旋转磁场畸变信号,实时对旋转磁场畸变信号进行识别采集处理和提取相应信息,将旋转磁场畸变信号数字化,从而实现对承压设备的表面裂纹的实时检测。该方法能够有效弥补旋转磁场畸变信号因为扩散效果带来的误差,并对旋转磁场畸变信号进行放大滤波处理,补偿信号强度,提高裂纹检测灵敏度。该方法具有非接触检测,对裂纹的检测能定量并定位,检测要求低,无需对检测表面进行特别处理等优点,提供了一种创新型无损检测手段。

高速旋转机械运行监测数据上传方法研究

随着新一代信息技术与制造业融合程度的不断加深,关键机械设备运行数据的高效收集和管理显得尤为重要。针对高速轻载齿轮箱运行监测系统所产生的传感器数据如何高效上传这一问题,提出了一种基于Python的云端存储以及多线程优化上传速率的方法。首先,选择阿里云作为目标服务器,以MySQL作为目标数据库,便于将获取到的数据存放在云端数据库中,供用户实时共享地查看数据;然后,用PyCharm作为编程工具,对监测系统上位机获取的数据进行了调取,并通过编写代码将数据定时上传至云端数据库中;最后,为确定上传数据量与线程数的最佳关系,基于齿轮箱运行监测系统,进行了高速轻载齿轮箱运行监测数据的上传实验;并采用多线程方法对不同数据量区间的传输速率进行了不同程度的优化。研究结果表明:检测数据可以准确高效地上传,准确率达99%;在优化上传速率方面,对于小数据量区间,传输速率可以达到0.83 M/min;对于大数据量区间,上传速率最高可达到3.6 M/min。该方法可实现高速旋转机械运行监测数据的准确高效上传与存储,为旋转机械维护、故障诊断奠定数据基础。

基于改进CNN的旋转设备转子振动故障预测仿真

避免旋转设备停机维修造成的经济损失,提出基于改进CNN的旋转设备转子振动故障预测仿真。利用采集器、传感器、应用软件等设备构成信号采集系统,采集旋转设备转子的振动信号;利用小波阈值去噪算法确定小波基和分解层数,分解初始信号,去除低频噪声,重构分解后的信号;根据频带能量不同提取不同故障振动特征;建立卷积神经网络模型,确保每个卷积层均与下采样层连接,减少网络复杂度;将预处理后信号作为网络输入,确定学习率和激活函数,通过误差反向传播方式训练网络,优化参数;计算网络误差,当误差值满足设定阈值时停止更新,输出故障预测结果。仿真结果证明,所提方法可以获得清晰的振动信号波形,准确预测出转子可能产生的故障和故障类型,保障旋转设备运行安全。

基于COA-PF融合的旋转设备RUL预测

旋转设备是现代工业的主要部件,是保证制造系统可靠性和稳定性的关键因素之一。因此,对旋转设备的健康状态监测和剩余寿命预测具有重要的研究意义和理论价值。基于郊狼优化算法,优化了粒子滤波权值退化的问题,提升了剩余寿命的预测精度。首先,采用深度相关对齐(Deep CORrelation alignment, Deep CORAL)域适应方法进行训练集与测试集的特征分布对齐,并利用长短期时间序列网络进行健康指标构建,提高了健康指标构建的准确性;其次,利用基于郊狼优化算法的改进粒子滤波算法,提高了旋转设备剩余寿命预测的精度和可靠性;最后,以刀具为例,引入PHM2010刀具磨损数据集,实验结果验证了所提方法的有效性。

等离子旋转电极制粉技术研究进展

等离子旋转电极制粉技术是当前生产高品质球形金属粉末的重要技术之一,通过电极高速旋转产生的离心力将液膜甩出形成液滴,在惰性气氛中雾化凝固成球形粉末。该技术制备的粉末已成为增材制造、热等静压、表面喷涂等制造技术的重要原料。本文回顾了国内外等离子旋转电极制粉技术的发展历史,综述了近年来国内外发展现状,特别是总结了等离子旋转电极装备和技术在中国的发展情况,指出了该技术尚需研究的科学技术问题和发展方向。

基于角度旋转控制平台的隧道瞬变电磁三维自动探测装备研发与应用

为了实现隧道开挖前方及周边部位地下水情况的探测预报,提高瞬变电磁现场数据采集时角度控制精度、降低现场数据采集的安全风险,提高瞬变电磁探测结果出图的时效性,开展隧道瞬变电磁三维智能预报设备和系统的研发。该装备以瞬变电磁定点转角度三维探测技术为基础,通过无线WIFI或者蓝牙通讯,实现远程控制数据的自动采集、自动出图等,提高了瞬变电磁探测成果资料提交的时效性,降低了探测过程中的安全隐患。通过在渝黔某高铁隧道现场探测应用,揭露结果与实际对应较好,验证该装备具有较好的实用价值。