桩板式挡土墙损伤预警研究

为预防挡土墙坍塌事故,首先基于小波包频带能量谱理论,对激励作用下挡土墙结构响应间虚拟脉冲响应函数进行小波包频带能量谱分析;然后创建损伤特征向量谱,确定损伤预警指标,开发一种用于挡土墙结构的三级损伤预警方法;最后对某桩板式挡土墙进行振动测试,验证该损伤预警方法的可行性和有效性。结果表明:基于损伤特征向量谱可预警挡土墙损伤状态;通过损伤预警指标走势图可预警挡土墙损伤位置;通过损伤程度与预警指标间的定量关系可预警挡土墙损伤程度。     

基于正则化频率变化率与神经网络的石油井架结构损伤识别

阐述结构健康监测中损伤识别的关键问题,介绍基于正则化的频率变化率的损伤定位方法,提出一套基于模态参数和神经网络的损伤识别技术。按相似理论建立了JJ160/41-K型井架实物模型,根据其基本结构和受力特点,以JJ160/41-K井架的实物模型为对象进行损伤研究。结果表明:井架模型在局部结构发生变化时整体的固有频率发生改变;将模态分析理论和神经网络方法相结合,可对已定位损伤的井架进行定量分析;通过实例运算验证了其对结构损伤诊断的有效性。     

基于小波变换和模态曲率差的起重机金属结构损伤识别

属于焊接结构的起重机金属结构受交变载荷的影响,随着使用年限的增加,不可避免地会产生裂纹和腐蚀等损伤,从而引发突发性重大断裂事故。为此,基于结构的振动特性及小波变换理论来研究起重机金属结构的早期损伤识别问题,通过改变局部弹性模量模拟不同损伤工况,分析了起重机主梁在不同损伤工况下的动态响应特性。结果表明,小波变换可明显放大不易察觉的损伤突变,模态曲率差具有较好的损伤识别能力,可为起重机金属结构损伤识别提供新的思路。     

基于小波包分析的爆破振动危害评价初探

结合振动主频的质点振速判据是对单一质点振速判据的补充和完善.但该判据的振动主频是通过FFT变换的频谱分析的方法获得的,不能体现爆破振动波形的多主振频带特征,而且由于方法本身的局限性使得主振频率发生的时间段不能确定.小波包分析法则克服了FFT频谱分析的局限,有效地分解和重构原始信号中的细节信号,并将其作为评价不同频率细节信号的爆破振动危害效果的基础.本文针对爆破振动的小波包分析法进行了研究,对各小波包细节信号加载条件下的不同危害效果进行了讨论,得到了相应的质点振速判据,并将该方法所得到的判据与FFT变换的频谱分析方法所得到的判据进行了对比.结果表明,基于小波包分析法的质点振速判据更加符合爆破振动危害的真实情况.     

基于车桥耦合振动分析的桥梁损伤诊断方法评述

车辆通过桥梁时,桥梁和车辆的动力响应都包含桥梁结构模态或者几何参数信息,对它们进行分析能识别桥梁的模态参数和损伤。结合国内外最新研究成果,综述基于车桥耦合振动分析的桥梁结构损伤识别技术,并与传统识别方法进行比较。指出其优缺点;详细介绍基于灵敏度分析和模型修正的方法、基于结构刚度搜索的方法、利用车辆响应傅立叶变换识别桥梁频率的方法、利用车激桥梁响应的小波变换识别桥梁模态参数的方法以及综合利用车辆和桥梁响应识别桥梁损伤的方法等5种参数识别与损伤诊断方法的基本原理,并总结上述方法的实施步骤和应用时应该注意的问题;指出了该领域的关键问题和进一步的研究方向。     

基于频率和BP神经网络的井架钢结构损伤识别

为了快速、准确地诊断井架钢结构的损伤位置和程度,提出仅基于测试精度高的频率数据和BP神经网络的识别方法。首先,选择频率变化比和频率平方变化比组合参数作为损伤位置识别因子,频率变化率作为损伤程度识别因子;然后,分步构建损伤位置和损伤程度识别的BP神经网络;最后,利用前10阶频率数据和BP神经网络对现场某井架钢结构的损伤位置和程度进行识别。分析结果表明,在测试噪声为10%时,采用前6阶损伤位置识别因子,能够清楚识别损伤位置,识别结果分别是1,5,9,15,19号单元损伤;采用前10阶损伤程度识别因子,1号单元的损伤程度识别结果分别为0.106 9,0.318 2,0.505 4,0.710 2,0.915 9,识别误差均不超过10%。     

基于小波包变换和ELM的滚动轴承故障诊断研究

为了准确诊断滚动轴承故障,降低滚动轴承故障对设备运行的影响,提出了一种基于小波包变换分析与极限学习机相结合的滚动轴承故障诊断方法.首先,通过小波包变换对轴承振动信号进行消噪处理,采用均方根差和平滑度法为指标筛选出合适的小波基函数,用以对原始信号进行消噪处理.然后以信号的8种特征作为指标对消噪后的信号进行特征值提取,并通过时域、频域信息图对轴承故障进行先验诊断.最后将提取的特征值作为样本通过极限学习机的方法对轴承故障类别进行分类、诊断.研究表明,该方法能够准确地对轴承故障类别进行诊断,为轴承的故障诊断提供了新的思路.     

矿井提升关键机构安全监测与预警系统研究

基于矿井提升机构安全运行的重要性,以新城某矿为研究背景,建立混合井提升关键机构的安全动态监测及预警系统。采用数值模拟方法建立提升机基础有限元模型,并进行模态分析,得出提升机基础的各阶振型频率。对分级加载过程进行时程分析,把最大振动位移达到危险值时的振动加速度作为提升机基础的安全动态监测指标。建立井架有限元模型,分别研究空载静止状态和正常使用极限状态下井架的受力与变形,从而得到井架破坏的临界预警值,以此建立预警系统。结果表明,以临界预警值作为安全性量化指标建立的预警系统能用来对提升机运行过程中产生的故障进行预警,并确定故障所在位置。     

基于模糊神经网络的气瓶故障诊断

针对大容积无缝气瓶安全问题,提出了基于模糊神经网络的气瓶在线监测方法,并利用加速度传感器采集无损气瓶与损伤气瓶的振动信号,且将数据通过小波包分解获取故障特征参数,最后采用模糊神经网络进行模式识别验证方法可行性。诊断结果表明该算法能较好地对气瓶是否损伤做出较准确的判断,因此其适用于气瓶在线监测。     

小波熵去噪在微差爆破延时精确识别中的应用

在小波熵去噪理论的基础上,对实际隧道爆破工程采集到的爆破振动信号进行了小波熵方法去噪。利用db8小波对去噪后的信号在尺度a=16进行了连续小波变换得到其模极大值,准确识别了隧道多段别微差爆破实际延期时间间隔,并验证了小波熵方法去噪的可靠性。结果表明,小波熵去噪方法能够有效滤除和抑制爆破振动非线性信号所夹杂的高频噪声分量,并且很好地保留了爆破振动信号的突变细节。对滤波后的信号进行模极大值变换,信号局部奇异点的辨识更准确,可以精确识别隧道微差爆破延时间隔。     

Leak location of pipelines based on characteristic entropy

The leakage of oil/gas pipelines is one of the major factors to influence the safe operation of pipelines. So it is significant to detect and locate the exact pipeline leakage. A novel leak location method based on characteristic entropy is proposed to extract the input feature vectors. In this approach, the combination of wavelet packet and information entropy is called “wavelet packet characteristic entropy” (WP-CE). The combination of empirical mode decomposition and information entropy is called “empirical mode decomposition characteristic entropy” (EMD-CE). Both pressure signal and flow signal of low noise and high noise of pipeline leakage are decomposed to extract the characteristic entropy. The location of pipeline leak is determined by the combination of the characteristic entropy as the input vector and particle swarm optimization and support vector machine method (PSO-SVM). The results of proposed leak location method are compared with those of PSO-SVM based on physical parameters. Under the condition of high noise, the results of proposed leak location method are better than those of PSO-SVM based on physical parameters.     

油田在役石油井架安全检测及评价技术

从石油井架风灾害分析人手,客观分析了油田在役钻机井架不能正常工作或倾倒的根本原因。基于相似理论和基本假设,建立了石油井架计算机有限元模型,进行了结构有限元分析,并以JJ160／41-K型井架为例进行了现场实测。结果表明,基于有限元理论建立的石油井架安全检测与评价技术,能够满足当前石油勘探开发对在役石油钻机井架安全评价的基本需要。     

基于小波包熵与AFSA-SVM的压力管道泄漏识别

为了快速、准确地诊断出输气压力管道不同的泄漏状态,提出了一种基于小波包熵与人工鱼群优化支持向量机(AFSA-SVM)相结合的压力管道泄漏模式识别方法。该方法首先对管道泄漏时产生的声发射信号进行小波包分解,并对分解的最后一层节点重构信号进行相关性分析,以获得敏感的节点信号。然后求取这些敏感节点信号的小波包熵值,作为管道不同泄漏信号的特征向量。最后将小波包熵值输入到SVM中,并运用AFSA方法对SVM分类器中惩罚因子C与核函数参数g进行全局优化,以提高其分类准确率。实验结果表明,该方法能准确地识别压力管道不同的泄漏状态,为天然气管道泄漏状态监测提供新方法。     

基于API极限工况下修井机井架强度计算研究

为研究井架在复杂工况下的强度与安全问题,以现场使用的350型修井机井架为研究对象,采用数值模拟对井架进行参数化建模;按照极限作业工况下24种组合载荷对井架进行强度分析,得出操作工况、非预期工况和可预期工况下井架的最大变形和应力云图;提取计算井架构件UC值的相关数据,对井架进行强度、刚度和整体安全性校核。结果表明:井架在常规风力作用下,最大钩载作业工况为其主要受力工况,此时井架最大等效应力小于许用应力,可满足安全需求;在相关工况中,井架的最大等效应力集中出现在上下体连接处、二层台和底部大腿处,计算井架构件各工况下的UC值均小于许用最大UC值,表明井架结构综合强度足够,满足API标准使用要求。     

受限空间瓦斯爆炸冲击波压力信号小波包去噪研究

由于受限空间瓦斯爆炸冲击波压力信号具有突变性和瞬态非平稳性特点,采用小波包分析进行去噪处理。选取典型的Daubechies小波包系和Symlets小波包系各小波包基对信号的重构均方根误差,并计算了原始信号与重构信号的相关系数,确定Sym8为处理瓦斯爆炸冲击波压力信号的最佳小波包基。去噪结果显示:小波包分析在降低噪声的同时,仍然保留信号突变部分的信息,能尽可能不失真得重现有效信号,受限空间瓦斯爆炸冲击波压力信号小波包去噪能够得到更可靠地结果。     

Research on a small-noise reduction method based on EMD and its application in pipeline leakage detection

The noise included in pipeline pressure signal is a small noise whose energy takes a small proportion of pressure signal and is concentrated on high frequency components. However, it will influence pipeline leakage identification and even cause false alarms. Thus, a small-noise reduction method based on EMD (SNR-EMD) is proposed to remove small noise from pressure signal. EMD is applied for extracting the mean envelope of the signal. Then, small fluctuations around the mean envelope are considered to be small noises. Meanwhile, end effect of SNR-EMD is restrained by extrema mirror extension (EME). The results of simulation studies with SNR-EMD show that the larger the noisy signal's signal-to-noise ratio (SNR) is, the better noise reduction effect becomes. And SNR-EMD considered as a low-pass filter removes or reduces the high frequency components. Furthermore, superiorities of SNR-EMD are verified by comparison studies with wavelet packet transform (WPT) and singular value decomposition (SVD). Finally, a case study of leakage identification shows that SNR-EMD can improve the performance of leakage identification and reduce the possibility of false alarms, which makes much easier and further effective to distinguish the leakage mode from other modes after removing noise from pressure signal.     

T815井架车扭力杠断裂成因分析

T815井架车扭力杠断裂是影响井架立、放及运输安全的一个重要因素。从井架车工作及维修方面分析了扭力杠断裂成因,提出了预防措施,得出了预防扭力杠断裂应提高其表面质量、改进操作和维修方法的结论。     

受限空间爆炸碎片影响分析

受限空间油气泄漏爆炸会产生巨大的能量,爆炸碎片在抛射距离和抛射方位上具有很大随机性,引发的多米诺事故容易对设备和人员造成重大伤害。为了研究爆炸碎片的影响范围及对设备、人员伤害程度,以地下密闭涵道作为研究对象,考虑爆炸能量影响,采用ANSYS Autodyn模拟软件,重点对涵道覆盖物爆炸碎片进行模拟,定量分析了爆炸碎片的影响范围及在影响区域内对设备、人员造成的伤害程度。结果表明:运用Autodyn软件进行仿真,能够更加准确地得出爆炸碎片的抛射情况及影响范围; 在爆炸能量一定的情况下,碎片的大小是影响设备和人员受伤害程度的重要因素。