风力发电机组故障诊断与预测技术研究综述

随着风力发电机组装机容量的快速发展,累计运行时间的持续增长,风电机组的维护问题日益突出,迫切需要研发有效的风电机组故障诊断与预测系统。从故障诊断和故障预测两个方面,归纳风力发电机组的主要故障特点;针对故障诊断难点问题,分析和总结基于振动、电气信号分析和模式识别算法的故障诊断方法的研究现状,指出各种方法的技术特点、局限性和今后的发展趋势;针对风电机组中机械结构和电子系统性能退化的各自特点,归纳当前的研究进展,提出物理失效模型和数据驱动模型融合的故障预测方法;最后,归纳了利用风力发电机组数据采集与监控系统(SCADA)数据进行故障诊断与预测的最新进展及需要进一步研究的问题。

限制性酶解改性鲢鱼肌原纤维蛋白功能性质的研究

为了提高肌原纤维蛋白的功能,采用不同酶(胰蛋白酶、中性蛋白酶及复合酶)对鲢鱼肌原纤维蛋白进行限制性酶解改性,在酶解过程中,通过对水解度、蛋白分子量大小、肌原纤维形态学变化及功能性质进行测定与观察,探究其功能性质随改性程度的动态变化规律。结果表明,随着酶解的进行,鲢鱼肌原纤维长度逐渐变短,蛋白的溶解性逐渐增加,酶解80 min时,肌原纤维主要以1~3个肌节形式存在,3组蛋白质的溶解性分别达到61.2%、36.9%和58.4%;3组酶解蛋白的乳化性和起泡性随反应时间的增加均呈先增后减的趋势,其中复合蛋白酶酶解40 min时乳化活性及起泡性最大,分别达到65.5m2·g-1和110%,胰蛋白酶改性20min时蛋白乳化稳定性最好,可达46.6 min,远大于未酶解蛋白的14.7 min。分子量分布及SDS-PAGE图谱显示,蛋白平均分子量均为20~30 k Da,水解度均低于5%。综上,酶的选择对溶解性的改善至关重要,而乳化性及起泡性的改善不仅需要对酶进行筛选,还需对水解度进行严格限制,保持酶解后蛋白具有较大的分子量,避免酶解过度。本研究结果为蛋白质乳化性和起泡性的改性研究提供了参考。

海洋能开发的多能互补装置及分布式发电系统

海洋能种类多、储量大、可再生、污染少,是可持续开发的重要清洁能源。针对海洋能具有波动性、能量密度低的特点,利用不同能源之间的互补性开展多能互补装置及分布式发电系统研究的意义重大。文章根据各种海洋能的开发利用特点,阐述当前多能互补发电装置的理论模型及其基本结构,为海洋能综合发电装置设计和降低海洋能开发成本提供参考;利用各种海洋能、风能和太阳能之间的互补性,优化多种能源的配置,构建分布式发电微网,使系统获得稳定的电力输出,可实现海洋能的有效利用;多能互补模式能提高海洋能开发的经济性和能量利用率,具有较大的发展前景。

基于UKF的轴承剩余寿命预测方法研究

针对轴承从早期故障发生到失效的非线性退化问题,提出一种基于无迹卡尔曼滤波算法(UKF)的轴承剩余寿命预测方法。该方法包括轴承性能评估和剩余寿命预测两个部分。在性能评估部分,首先利用轴承振动信号建立反映其健康状态的指数,基于对正常工作时指数的学习获得用于判断轴承健康状态的异常阈值并截取出轴承从早期故障发生到失效这一性能退化阶段的数据;在剩余寿命预测部分,利用双指数函数拟合分析轴承退化数据,构建出与轴承退化过程相符的非线性状态空间模型,模型参数利用Dempster-Shafer方法进行初始化后采用UKF算法对其进行更新,并预测轴承的剩余寿命。基于轴承全寿命周期试验数据的分析,结果显示所提方法有效地评估了轴承的健康状况,通过对比分析其他剩余寿命预测方法,发现所提方法较好地预测了轴承的剩余寿命。

Ru/Al_2O_3催化植物油异构化制备共轭亚油酸的研究

以棉籽油为原料,氧化铝载钌(Ru/Al O3)为催化剂,对亚油酸异构化制备共轭亚油酸进行了研究。采用GC-MS分析不同温度、搅拌速率、催化剂添加量条件下产物中主要成分含量。通过判断反应前后棉籽油甘三酯Sn-1,2,3位脂肪酸组成的变化,评价金属钌催化剂的选择异构化催化特性。试验表明,165℃下Ru/Al2O3用量为棉籽油质量的2.5%,搅拌速率800 r/min,N2环境,反应36 h条件下,亚油酸转化率可达87.78%,共轭亚油酸的选择性为57.17%,得到产物中共轭亚油酸含量为289.3 mg/g棉籽油。随反应时间延长,顺、反共轭亚油酸会向双反式共轭亚油酸转化,产物中的反式油酸含量有所增加,并且,Sn-1,3位的共轭亚油酸选择性异构化率高于Sn-2位。

聚砜材料在膜技术中的应用研究

聚砜材料是特种工程材料的一种,以其具有优良的物理化学性质,近年来被广泛用于膜技术。在全世界范围内聚砜材料的产量与用量都在稳步上升,而国内的聚砜产业发展迅速,但由于起步较晚,仍与世界先进国家的技术有一定的差距。本文主要从聚砜材料的性质、聚砜膜的应用,国内外聚砜材料的发展状况以及前景展望来阐述聚砜材料在膜技术领域的应用。

金枪鱼暗色肉复合酶解对其溶解特性的影响研究

目的通过复合酶解手段提高暗色肉水解产物的溶解特性。方法在确定复合酶的种类和比例基础上迚行单因素实验,研究不同酶解时间、温度、酶添加量及初始pH对酶解产物水解度、溶解特性的影响。综合分析后,选定每种变量中酶解效果较好的3组水平,迚行4因素3水平的正交实验。结果以溶解特性为指标,优化金枪鱼暗色肉酶解工艺参数,研究结果表明,采用胰蛋白酶:中性蛋白酶=2:1的复合酶,酶解时间70min,温度45℃,酶添加量3500U/g,初始pH6.5时,酶解效果最佳。结论本研究为探索金枪鱼暗色肉酶解产物的其他特性提供了参考。

基于CFD的海洋平台爆炸载荷数值模拟分析

海洋平台中的可燃气体研究具有较高的复杂度,这与其复杂的空间结构有关,可以根据实际工程特点建立较为准确的理论模型,并对爆炸过程进行较为合理的描述。目前,已经有较多的学者对海洋平台环境的可燃气体爆炸模型进行了研究和设计,并出现了TNT当量模型、计算流体动力学模型等类型,为其实际的研究提供了较多的便利。本文基于CFD模型,应用FLACS软件进行气体爆炸场景分析,针对典型海洋平台上部结构进行建模,研究海洋平台上结构的布置及排列情况对于爆炸超压分布的影响,并给出结构布设建议,为工程实践提供参考。

基于SCADA数据分析和稀疏自编码神经网络的风电机组在线运行状态监测

通过融合稀疏自编码器和深度神经网络算法,提出一种基于SCADA数据的风电机组在线运行状态监测方法。首先,通过稀疏自编码器学习SCADA高维数据中复杂的内在特征,得到数据的降维表示;其次,基于降维后的数据利用深度神经网络预测风电机组的有功功率,通过对比分析预测功率与实际功率之间的残差判断风电机组的运行状态;最后,利用某风电机组近一年半的SCADA数据,对所提方法进行验证分析,结果表明,所提方法提早5天检测出风电机组发电机的异常情况,为有效避免故障恶化引发的突然停机、降低运维成本、提高风电能源的竞争力提供技术支持和保障。

浸没式膜生物反应器协同活性炭处理海产养殖废水效果

该文结合海产养殖废水的盐度效应特点,开展了浸没式膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)协同粉末活性炭(powder activated carbon,PAC)处理含盐废水的试验。考察了投加PAC对于MBR污染物去除性能及膜污染的影响;盐度变化过程中(0~35 g/L)MBR对化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、氨氮(ammonia nitrogen,NH_4^+-N)、亚硝酸盐氮(nitrite nitrogen,NO_2-N)处理效果;以及含盐废水长期作用下微生物性能、膜通量、絮体粒径的变化情况。重点分析0~5 g/L的盐度变化,本体溶液中的溶解性有机物(soluble microbile products,SMP)和污泥絮体中胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)组成及含量的变化情况。结果表明:MBR-PAC对COD的去除效率比MBR高7.3%,对NH_4^+-N、NO_2-N去除的稳定性优于MBR;两工艺条件下膜通量随盐度变化呈现类似的趋势,即敏感期衰减,稳定期得到一定程度的恢复。养殖废水长期作用下,MBR-PAC膜通量是MBR的1.5倍,MBR-PAC的污泥粒径相对于MBR增加了52μm。盐度变化过程中,PAC由于其吸附性能及絮凝能力,能吸附本体溶液中的溶解性微生物代谢产物,相对于MBR,蛋白质的含量减少了34.0%。MBR-PAC适用于海产养殖废水的处理。

基于二元维纳过程的轴承剩余寿命预测

提出了一种基于二元维纳过程的轴承剩余寿命预测方法。首先,分析轴承两个相互垂直方向上的振动信号,分别构建表征轴承健康状态的性能指标;其次,针对轴承性能退化过程的特点,建立基于维纳过程的二元退化模型;然后,利用AIC（akaike information criterion）信息准则选择合适的Copula函数分析两个性能指标间的相关特性,并计算轴承剩余寿命的联合概率密度函数;采用极大似然估计法在线更新模型参数,预测轴承未来时刻健康状态的变化情况并得到其剩余寿命;最后,通过轴承数据对所提方法进行了验证分析,结果表明,所提方法能够有效的预测轴承的剩余寿命,与基于一元维纳过程的剩余寿命预测方法相比,具有更好的预测精度。

超声辅助酶解鲣加工副产物制备蛋白胨

为了提高水产加工副产物的利用率和附加值,以鲣加工副产物为原料,采用胰蛋白酶结合超声处理制备蛋白胨,并分析了鲣加工副产物超声辅助酶解过程中蛋白酶活性、水解度、氮回收率、TCA-可溶性氮回收率、酶解产物分子量分布等指标的变化,探究了超声辅助酶解的作用时间、温度以及超声功率等因素对鲣加工副产物酶解产物的影响,通过单因素实验优化确定了蛋白胨制备的最佳酶解工艺条件。结果显示,超声处理造成胰蛋白酶酶活发生显著变化,在功率为120 W的超声场下,胰蛋白酶酶活在30 min内呈上升趋势,但在超声场处理30 min后,胰蛋白酶的酶活呈明显下降趋势,至4 h后酶活变化趋势趋于平缓。超声功率和酶解温度都会影响胰蛋白酶对鲣加工副产物的酶解效率,在超声功率240 W和酶解温度50°C条件下,氮回收率比无超声处理组提高了18.66%,水解度提高了30.43%,TCA-可溶性氮回收率提高了33.20%,且超声处理有效提高了酶解液中小分子肽的含量。超声辅助酶解鲣加工副产物的最佳工艺条件为温度55°C,超声功率240 W,酶解时间4 h,此时氮回收率为81.40%,TCA-可溶性氮回收率为40.75%。

基于双缸耦合原理的阀控式能量回收系统原理设计与仿真分析

针对小规模海水淡化需要解决能量回收装置的能回效率与空间问题,将能量回收装置与压力提升泵进行集成一体化设计,研究了一种双缸耦合阀控式能量回收系统。系统两液压缸内活塞各由一个电动推杆推动,叠加高压浓海水压力实现压力交换,同时进行活塞推力的耦合控制,避免了压力交换过程中活塞的压力脉冲波动,保障了反渗透膜工作压力稳定;基于小型海水淡化装置,根据压力能流反渗透工艺节点压力流进行了计算分析,得出电动推杆推力压力0.5 MPa左右的补偿压力曲线。通过AMESim进行液压仿真分析,结果表明在系统回收率为30%,高压浓海水进口压力为4.8 MPa,增压海水压力4.6 MPa的情况下,通过压力补充增压海水压力可增压到5.0 MPa,反渗透膜压力与流量波动较小,满足反渗透海水淡化的压力需求。

基于单次料层冲击破碎质量模型的球磨选择函数

为提高球磨破碎效率,以及构建球磨装置的颗粒破碎过程模型,开展了基于单次料层冲击破碎质量模型的球磨选择函数研究。根据料层夹持形态与落球冲击试验,将料层破碎分为低冲击能下的未完全破碎和高冲击能量下的完全破碎两种状态。分析了单位质量能耗特性和细颗粒对夹持破碎质量的影响,分别建立了两种破碎状态下的料层冲击破碎质量模型。结合冲击能量谱,构建了基于单次料层冲击破碎质量模型的球磨选择函数,将介质球径、颗粒特性等影响球磨破碎效率的参数纳入到选择函数中。

印度洋鸢乌贼肌肉酸味相关物质的分析

对印度洋鸢乌贼(Symplectoteuthis oualaniensis)肌肉中酸味相关的化学物质进行测定,并通过感官减除实验对酸味相关物质的呈味特征进行评价分析。结果表明:游离氨基酸、核苷酸关联化合物、奥品、有机酸、无机离子和季铵盐类物质是鸢乌贼中主要的酸味相关物质。丙氨酸、牛磺酸、谷氨酸、精氨酸、ATP、ADP、β-丙氨奥品、meso-丙氨奥品、牛磺奥品、甜菜碱、乙酸、K^+、Na^+、NH4^+含量较大。meso-丙氨奥品、β-丙氨奥品、牛磺奥品是鸢乌贼肌肉的特征酸味物质,其含量高低直接决定了酸味的强弱;谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、酒石酸、乙酸、K^+、Na^+、NH4^+、Cl^-是构成酸味的次要因素。

不冻液冻结乌鳢块冻藏过程中品质变化

为了研究不冻液冻结对乌鳢块冻藏过程中冰晶及品质的影响,采用不同冻结温度(-20、-30、-40℃)的不冻液和空气冻结乌鳢块,以冰晶大小、盐溶性蛋白含量、pH值、挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量、硫代巴比妥酸(thiobarbituricacid,TBA)值和持水性等为指标,考察了乌鳢块冻藏(-18℃)过程中的品质变化。结果表明:采用-20、-30、-40℃不冻液冻结的乌鳢块通过最大冰晶生成带的时间分别为310、226 s和125 s,生成冰晶的面积分别为308.8、142.4μm^2和86.5μm^2,分别显著短于和小于空气冻结方式下乌鳢块通过最大冰晶生成带的时间(3 412 s)和生成冰晶的面积(939.6μm^2)(P<0.05)。另外,在-18℃冻藏过程中,经不冻液冻结的乌鳢块的盐溶性蛋白含量均明显高于空气冻结组,而形成冰晶大小、pH值、TBA值、TVB-N含量、汁液流失率和蒸煮损失率均明显低于空气冻结组,其中-40℃不冻液冻结后的乌鳢块在冻藏过程中品质变化最小。综合以上结果,不冻液冻结比空气冻结能够更好地保持冻藏过程中乌鳢块的品质,且不冻液的冻结温度越低,冻结速率越高,形成冰晶越小,越有利于鱼肉品质的保持。

水相体系中磷脂酶A1酶解南极磷虾磷脂制备溶血磷脂的分析

采用磷脂酶A1(phospholipase A1,PLA1)在水相体系中酶解南极磷虾磷脂,以期得到富含二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)和二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)的溶血磷脂。以酸价衡量磷脂酶解程度,通过高效液相色谱对酶解前后磷脂组分进行分析,结合甘油磷脂酰胆碱(glycerol phosphatidylcholine,GPC)含量分析进一步证实酰基位移现象,并利用气相色谱-质谱分析磷脂酶解前后脂肪酸组成。结果表明:酸价随加酶量的增加呈现先上升后下降的趋势。随着酶解时间的延长,Sn-2-溶血磷脂酰胆碱(Sn-2-lysophosphatidylcholine,Sn-2-LPC)含量先增加后趋于平衡,Sn-1-溶血磷脂酰胆碱(Sn-1-lysophosphatidylcholine,Sn-1-LPC)含量先升高后降低,这是由于部分Sn-2-LPC发生酰基位移生成Sn-1-LPC,而Sn-1-LPC又进一步被PLA1酶解生成GPC,且在较短酶解时间内,温度对酰基位移的影响不大。最后通过气相色谱-质谱分析得出酶解产物Sn-2-LPC中EPA和DHA含量较高,且其乳化稳定性也得到了提高。

蛋白酶解对鲣鱼肉乳化特性的改善

天然鱼蛋白乳化性不佳,难以满足实际生产需求,但鱼蛋白的酶解改性可改善其功能特性,并拓展应用范围。以鲣鱼白色肉为原料,以水解度和乳化性为主要指标,比较了不同蛋白酶(胰蛋白酶、风味蛋白酶、木瓜蛋白酶)和水解时间对酶解液制备和鱼蛋白乳化性的影响,优化了酶解工艺参数。将鱼蛋白进行冷冻干燥后,分析鱼蛋白酶解前后溶解性、乳化性和起泡性等功能特性的差异。结果表明,当胰蛋白酶添加量2000 U·g-1,酶解10 min时,鱼蛋白水解度(DH)达到8.2%,此时鱼蛋白乳化特性最佳。与酶解前样品相比,酶解后鱼蛋白的乳化活性和乳化稳定性显著提高,其溶解度、起泡性和起泡稳定性均有一定程度的改善。酶解制备的鲣鱼蛋白在广泛pH范围内具有更好的功能性质,在食品工业具有更高的应用价值。

CO2冷海水结合抗氧化剂处理对南美白对虾的保鲜效果

为研究CO2冷海水结合抗氧化剂处理对南美白对虾的保鲜效果,新鲜南美白对虾经添加抗氧化剂(2%4-己基间苯二酚组、2%植酸组、2%葡萄糖酸-δ-内酯组)的饱和CO2冷海水处理24 h,处理后于4℃贮藏,比较了贮藏过程中菌落总数、挥发性盐基氮、K值、多酚氧化酶相对活力、感官评价、pH、质构等指标的变化。结果表明,2%4-己基间苯二酚组、2%植酸组、2%葡萄糖酸-δ-内酯组抗氧化剂均可不同程度地增强CO2冷海水的保鲜效果并延长保鲜期。贮藏10 d后,CO2冷海水结合2%植酸组菌落总数、挥发性盐基氮、K值、多酚氧化酶相对活力、感官评价、pH、剪切力,依次为5.78 lg CFU/g、23.26 mg/100 g、60.45%、5.05%、5分、7.82、9.77 N;该处理保鲜效果与CO2冷海水结合2%葡萄糖酸-δ-内酯组差异不显著(p>0.05)。与对照组相比,CO2冷海水结合抗氧化剂处理后的南美白对虾货架期延长2 d,其中以植酸、葡萄糖酸-δ-内酯的效果为佳。

抛锚撞击作用下海底管道安全评估

文中以杭州湾册镇海底管道为研究对象,结合杭州湾真实海况,采用DNV-RP-F107规范计算方法,基于GB/T 546-1997《霍尔锚》规范选取不同船锚尺寸,研究不同船锚质量以及作业水深等对册镇海底管线的撞击变形以及安全评估。研究发现当册镇海底管道受到7800kg船锚撞击,裸露段存在失效的风险;一旦船锚撞击海底管道,其凹陷变形将超过5%;当册镇海底管道受到10500kg船锚撞击,即使埋深达到1.5m,也不足以保证管线安全,因此建议管线埋深达到2m,以避免管线发生失效破坏。