Research progress and prospects on machinery monitoring under varying working condition

A general review is given about the research progress of the rotating machinery condition monitoring under varying working condition. The major typical methods for analyzing are reviewed,including their progress,deficiencies and capabilities. Some prospects are given finally.

Design of Signal Lamp Filament Monitoring Alarm Instrument

To improve the reliability of the light emitting diode(LED)signal lamp filament current monitoring alarm instrument for metro systems,a new type of hot standby online monitoring apparatus was developed which is based on synchronous transmission data(STD)bus technology.In this system,a double hot standby mode can be achieved by adopting bus arbitration.In addition,to detect the effective value of alternating current which is from 0 to 200 mA in the signal lamp lighting circuit,a precision rectifier signal conditioning circuit and an isolated acquisition circuit were designed.This new type of alarm instrument has high detection accuracy and could meet the functional requirements for metro signal systems after comparing it with some industry products that were applied on the spot.

轴向柱塞泵热特性及热力学建模实验研究

针对轴向柱塞泵在高压和高速工况下发热过快的问题,对柱塞泵热特性和热力学建模进行了仿真分析与实验研究。首先,在摩擦副发热理论基础上,考虑了泵内油液搅动摩擦与轴承摩擦发热源,研究了柱塞泵内发热机理和传热分析的热特性理论;然后,根据柱塞泵部件复杂和固流态域区分度高的特点,阐述了所采用的控制体积法原理,将泵划分为5个控制体积后,建立了以各个控制体温度变化为导向的热力学模型;最后,采用光纤光栅温度传感器和蓝牙无线温度传感器,针对不同的控制体节点设计了传感器封装结构和布置方法,共同组成了轴向柱塞泵在线热监测系统,并进行了在不同压力条件下的对照实验,对理论模型进行了有效性验证与分析。研究结果表明:对比实验和仿真结果,模型温度变化与实际误差值在5%左右,验证了该模型能准确地反映和预测泵热力学变化过程。该结果为柱塞泵热力学状态监测提供了故障诊断基础,并为液压系统热管理系统设计提供了理论基础和设计依据。

快速凸包算法在发射车状态监控中的应用

针对当前复杂工业系统运行状态监控策略普遍存在误报警数目过多的问题,提出了一种基于快速凸包算法的发射车状态监控方法。该方法利用快速凸包算法从给定的正常历史数据中估计发射车的正常工作空间,对于新采集的发射车运行状态监控数据,如果由它们构成的工作点位于发射车的正常工作空间内,就认为发射车的状态是正常的,否则就是异常的。与基于静态阈值的方法相比,提出的方法降低了误报警数目;相较于基于隐变量的方法,提出的方法具有良好的可解释性。通过数值仿真技术,分别分析了一个2维和3维案例来评估提出的方法的性能表现。仿真结果表明,提出的方法物理意义明确,产生的误报警数目少。

基于PLC的带式输送机跑偏撕裂工况监测系统设计

【目的】针对带式输送机综合工况中的跑偏、撕裂、急停闭锁等问题,设计一套基于PLC的实时监测系统,对输送机皮带的状态进行实时感知,当发生异常情况时自动预警,为输送机的相关线上人员提供操作和处理依据,提高带式输送机的开机率。【方法】首先,分析带式输送机跑偏、撕裂、急停闭锁等常见故障的形成机理及特点,明确相应的工况监测参数需求;其次,根据矿井生产过程中的实际工作环境以及工况监测和故障紧急保护的需求程度,选择合适的监测传感器;最后,结合PLC控制,形成可实施的系统方案。【结果】通过方案对比评估,最终设计出基于PLC的带式输送机跑偏、撕裂、急停闭锁工况监测系统。【结论】确定了监测传感器选型原则,形成了带式输送机具体的监测和控制设计方法,为提升煤矿带式输送机的运行可靠性提供了可工程化实施的指导方案。

智能变电站状态监测及辅助控制系统应用

针对变电站状态监测系统数据管理难度高、监测精度低等问题,提出了基于物联网技术的新型计算机服务器平台。结合辅助控制系统中火灾警报传感装置,通过应用程序来实时通知用户火灾情况;构建智能变电站状态监测算法模型,通过基于局部矩阵重构的检测算法分析相邻变电站状态数据分布的差异。实验结果表明,该算法监测数据精度较高,可满足智能变电站“运维高效化、监测智能化、检修规范化”的要求。

利用边缘计算动态维护油井工况

介绍一种基于边缘计算的智能技术在监测游梁式抽油机井工况中的应用。目前,孤东采油厂游梁式抽油机基本实现“四化”,从而利用“四化”传感器的网络实时采集抽油机运转过程中关键的生产数据,采用边缘计算技术,实现对抽油机井工况的动态监测与智能调节,同时依托油田PCS系统的强大计算能力,实现诊断模型数据的更新,将其与边缘层数据实现联动。边缘计算技术能够迅速并精准地获取抽油机井生产过程中工况的异常状态并实时动态调整,提升生产时率,减少采油成本,保障游梁式抽油机的长时间安全稳定运行。

SCADA系统在能源供应系统中的应用研究

随着我国节能环保事业的发展和公用事业的进步,以及计算机技术、通信技术、互联网技术的成熟,数据采集与监视控制(SCADA)系统的应用获得了飞跃式发展。在能源供应领域,SCADA系统的应用从代替人工上门抄表、人工统计计算、人工现场巡查,发展到复杂的统计分析以及对能源供应系统进行全面的监控,在实施“双碳行动”中发挥着重要作用。首先,阐述了能源供应SCADA系统的基本功能。然后,列举了通过SCADA系统实现能源管网管理的增强功能和应用效果。最后,归纳总结了SCADA系统的发展趋势。SCADA系统在能源供应系统中的应用,对“双碳”目标的实现具有积极促进作用。

风力发电机状态监测和故障诊断技术的研究与进展

风力发电机状态监测和故障诊断技术是风力发电领域的重要研究方向,其目标是通过实时监测和分析风力发电机的运行状态,及时发现并预测故障,以提高风力发电机的可靠性和运行效率。目前,风力发电机的故障状态监测和故障诊断技术尚未完善,导致其运行维护成本较高。如果不能及时进行检测,可能造成巨大的经济损失。经过对比实验发现,与传统技术相比,本文提出的状态监测和故障诊断方法能够有效降低风能发电机的失误概率及其运行维护成本。

基于PLC和LabVIEW的矿用钻机钻进参数监测系统设计

为实时监测液压钻机钻进过程参数,实现钻机钻进过程中工况监测,设计了一种以PLC为控制核心的矿用钻机钻进参数监测系统。钻进参数监测系统具有钻进参数的自动显示、采集、记录、处理和工况识别等功能,详细介绍了硬件传感器选型及原理、防爆设计和基于LabVIEW开发的软件设计等关键技术。通过在钻机性能测试平台上进行室内性能测试对比实验,及搭建相似实验平台开展井上模拟实验,并对监测的数据进行分析,实验结果表明:在性能测试对比实验中,扭矩的测量误差约为0.069%,转速的测量误差为0.014 75%,钻压的测量误差为0.063 8%,钻进参数监测系统测量误差均低于0.12%,验证钻机钻进参数监测系统的准确性与可靠性;在井上模拟试验中,当钻头遇到硬度大的岩石层时,钻头旋转破碎的阻力增大,随之扭矩与钻压值变大,钻速与转速值减小,当钻头遇到硬度小的松软煤层时,钻头旋转破碎的阻力减小,扭矩与钻压值减小,钻速与转速值增大。该系统的设计为煤矿井下钻进装备自动化及智能化发展打下基础。

复用传统仪表的火化机工况监测系统

火化机工况监测是火化机质量检测和环保监测的必要基础。为降低火化机工况监测建设成本,快速提升监测覆盖率,设计一种可复用传统仪表的火化机工况监测系统。通过分析现有火化机工况,将火化机工况监测的内容归纳为包括主燃室温度、再燃室温度、主燃室压差、油耗、含氧量等的燃烧状况和包括一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等排放气体的监测。针对火化机工况监测需求,将传统监测仪表按数据输出接口归纳为热电偶电压信号和电流信号,并基于这两类信号开发可采集传统仪表数据的采集设备。数据采集后,通过无线网络上传至数据服务器,利用Web技术实现终端用户对火化机工况的远程实时监测。测试结果表明,所设计系统对火化机相关工况数据的监测精度均在1%F.S.以内,可满足火化机工况监测的要求,其低成本建设方案具有较强的应用前景。

基于模糊熵聚类的空气预热器性能监测

在基本模糊熵聚类方法(EFC)的基础上加入一个用于统计特征的权重因子,提出一种改进的加权熵聚类方法(W-EFC),并将其应用于电站空气预热器的堵灰监测过程。从测试数据集的聚类结果可以看出,W-EFC具有较好的离群点识别效果,并在一定程度上降低了噪声对数据的影响。继而,以空气预热器历史运行数据为研究对象,完成W-EFC聚类,聚类结果可以获得较长运行时间内不同的工况和不同的性能水平,可为实时运行监测指导提供新思路。

综合楼施工深基坑变形多点视觉监测

以保障工程施工安全为目的,提出综合楼施工深基坑变形多点视觉监测方法。以某待测综合楼施工工程深基坑项目为研究标靶,在其周围设置测点并布设图像传感器采集深基坑支护桩顶、周围道路、管线等位置的相关图像,利用包围盒法重建三维深基坑图像,采用粗糙K均值聚类算法计算靶点范围与中心,通过对比原始图像与监测图像的标志点差异获取深基坑的变形位移值,利用所得深基坑图像的标志点位移变化量构建监测数据样本,通过训练RBF神经网络输出深基坑变形预测结果。实验结果表明:该方法可有效监测深基坑变形;深基坑周围道路沉降的变形量最大约为15.12 mm,未达到报警值40 mm;围护加固结构可有效约束深基坑变形。

基于模糊PID的煤矿通风机节能控制研究

针对煤矿通风机械设备能耗大、运行效率低等问题,提出一种基于模糊PID的煤矿通风机节能控制方法。以煤矿通风机结构为基础,为采集矿井内的实时环境信息,利用风速、负压和一氧化碳传感器组成在线监测系统;根据变频器选择要求,选用恒转矩负载变频器,分析变频器工作过程;确立模糊PID控制算法流程,生成模糊规则表,得出控制参数的整定公式,即控制结果;根据输出值控制变频器频率,进而调整通风机的功率,实现通风量自适应调节,达到节能通风目的。实验结果证明,该技术能够在变频工况下满足通风量需求,不会出现通风量过大或过小的情况,在确保矿井作业安全的同时,降低了机械设备能源消耗。

基于支持向量机的风电机组运行工况分类方法

采用多个运行参数来描述风电机组复杂多变的与振动相关的运行工况,提出一种基于支持向量机的分类方法划分风电机组的运行工况。我国北方某风电场实际运行数据的计算结果表明:与传统的单参数分类方法相比,基于支持向量机的运行工况分类方法能明显降低振动监测过程中的误报警率。

基于瞬变工况阶比跟踪的内燃机监测方法研究

提出一种瞬变工况阶比跟踪方法。对于瞬变工况信号进行数据预处理,使其满足计算阶比采样条件,通过重采样插值技术,将等时间采样信号(Δt)变为等转角信号(Δθ),然后进行阶比跟踪。对于瞬变工况下内燃机连杆故障时振动信号阶比跟踪结果表明,该方法能有效地提取故障的特征,达到内燃机状态监测目的。

气体钻井随钻安全风险识别与监控

气体钻井对地质条件有较为苛刻的要求,地层失稳、产水、钻具失效以及井下燃爆等均有可能导致气体钻井失败,因此随钻井下风险识别及监测对于保障气体钻井安全具有重要意义。为此,提出将理论分析和现场案例相结合,总结气体钻井过程中井壁失稳、产水、产气、井下燃爆、钻柱失效等主要风险发生时的工况参数表征,建立风险发生与对应工况参数变化的关系模型,开发自动化分析平台对工况参数变化进行分析,以判断发生的风险类型。基于已有的地面监测技术,研发了地面一井下参数监测系统,用测量短接实时监测井下温度、压力、湿度以及钻具振动等参数,并通过中继短接传输到地面,可以更快速、准确地获知井下各项参数的变化情况。将关系模型、分析平台以及监测系统相结合,形成了气体钻井随钻安全风险辨识方法。在新疆塔里木盆地开展的现场试验结果表明,该方法能够快速反映出气体钻井各项参数的变化情况,准确判断井下发生的风险类型,可有效降低气体钻井安全风险,提高气体钻井效率。

基于LabVIEW的工作面输送设备远程监测与诊断系统设计

针对现有工作面输送设备监测与诊断系统只能在井下现场使用的问题,设计了一种基于LabVIEW的安装于地面调度中心的输送设备远程监测与诊断系统;给出了由该系统与井下基于PLC的输送设备监测与诊断系统相结合构成的全矿井无人工作面输送设备监测与诊断系统的整体结构,分析了该系统与井下系统间的数据交换实现,介绍了在LabVIEW中运行BP神经网络故障识别的方法及SQL Server数据管理系统的设计。实际应用表明,该系统运行稳定,实现了在地面调度中心实时监测和综合诊断工作面刮板输送机、转载机和破碎机的工况。

基于气象资料变化特征和辐射传输模式的微波辐射计工作状态分析

提出利用晴天每天早晨08时的观测资料,以大气温度季节变化统计特征为依据,来判断微波辐射计观测期间的工作状态。简要介绍了大气微波辐射传输方程,以南京冬春季节大气温度变化的统计特征为依据,以2010年11月27日—2011年5月29日期间南京某辐射计08时晴天的实验观测资料为例,通过对其12个通道的亮温观测值和计算值进行统计对比和物理分析,给出该辐射计实验观测期间的工作状态判断,认为用于湿度遥感的22.235、23.035、23.835、26.235和30.000GHz五个通道观测期间工作状态良好、稳定,而用于温度遥感的51.25、52.28、53.85、54.94、56.66、57.29和58.80 GHz七个通道性能一直衰退。本文提出的方法可供微波辐射计工作状态监测和观测资料质量控制参考。

综采工作面刮板输送机的自动化、智能化控制技术

从综采工作面刮板输送机的电动机软启动控制和机电设备工况监测两个方面,综述了刮板输送机的自动化、智能化控制技术,指出综采工作面刮板输送机的自动化、智能化必将推动刮板输送机无人值守的实现,进而推动采煤机、液压支架和刮板输送机联动作业的、无人的和全自动工作面的实现。