关联维数在机械设备故障诊断中的应用研究

研究了混沌与分形的特征参数———关联维数的计算方法和参数的选择。以滚动轴承在正常、外圈故障、滚动体故障、内圈故障4种状态下的信号特征为标准样本,以其运行的实测信号为例,对时域信号进行了频谱分析,并进一步进行了关联维数分析。通过对滚动轴承振动信号的关联维数分析,证明了该轴承在4种不同标准状态下具有明显不同的关联维数特征。因此,按照相关性的大小,就可诊断出实测信号属于外圈故障状态信号。研究结果表明,关联维数分析方法在设备状态监测与故障诊断中,尤其是在非线性系统的故障诊断中显示出其独特的优势,具有较为广阔的应用前景。     

基于混沌时间序列分析的感光式火灾识别算法

采用混沌时间序列分析法对煤油和木材两种燃料的火焰信号进行了分析,通过主分量分析证明火焰信号属于混沌时间序列,煤油火焰、木材火焰和熄火信号的二维相平面图有明显的差异,它们的关联维和最大Lyapunov指数等混沌特征量的变化范围有所不同.该文通过数据挖掘,提出采用关联维判别火焰是否存在,同时配合最大Lyapunov指数判别燃料种类.所提出的火灾识别方法对发展感光式火灾探测器有一定的指导意义.     

锅炉烟气脱硫相关因素分析

目的通过对洛阳铁路地区各单位及洛阳市部分单位的锅炉烟气SO2排放浓度及锅炉烟气相关参数的检测结果分析,找出影响影响锅炉烟气SO2排放浓度高低的因素,从而为铁路各单位治理锅炉烟气SO2排放提供科学参考。方法运用GB5468-91《锅炉烟尘测试方法》对洛阳铁路地区的有关单位的燃煤锅炉排放的锅炉烟气检测,对结果进行相关性分析。结果锅炉烟气SO2浓度的排放与除尘器出口烟气温度成正相关,如果排放烟气温度过高,SO2浓度就会升高;锅炉烟气SO2浓度的排放与除尘器内烟气压力有一定的相关性,在一定范围内烟气压力升高,SO2浓度也会随之升高。结论控制烟气排放温度即控制除尘器排放口烟气温度是控制SO2排放的关建因素;烟气流经除尘器时动压不能过大,应有减压措施,这样才能保证SO2在水中的溶解和便于吸收,从而降低锅炉烟气SO2的排放。     

矿山微震时间序列的相空间构建与混沌吸引子维数确立

为了进一步挖掘矿山微震信号内蕴藏的信息,初步研究了微震信号的混沌特性。针对矿山微震信号非平稳、非线性的特点开展了以下研究:建立了一维时间序列的相空间重构模型,分析了一维和多维微震时间序列的空间相型;选取了矿山现场监测一维微震时间序列（N=2 000）,利用自相关函数求取了时间序列的延迟时间τ;建立了微震时间序列关联分维数的循环计算模型;最终确立了相应临界距离r（r=250）和相空间维数m（m=50）的值,计算求得分维数D的值为1.088 5。研究结果表明,微震一维时间序列的吸引子维数存在,同时也证明了微震时间序列具有混沌特性。该研究结果为利用混沌理论处理矿山微震数据,如初始到时精确拾取、信号特征分析与提取以及波形降噪等提供理论依据。     

超临界电站锅炉高温过热器管壁磨损数值研究

高温烟气磨损是影响高温过热器安全长周期运行的主要因素,但锅炉系统高温过热器内部管排数目众多,烟气流动复杂多变,难以得到精确的磨损速率。利用Fluent软件对某电站锅炉系统的高温过热器进行数值模拟,研究了过热器内部流场分布规律。结果表明:最大磨损速率为1. 55×10~(-7)kg/(m~2·s),结合材料密度计算可得磨损减薄速率为0. 609mm/a;磨损速率最大的区域为靠近烟气入口侧的最外层管道下方及底部;烟气速度是影响管排磨损速率的因素之一。     

黄土高原刺槐人工林地土壤颗粒分形特征研究

采用分形理论,研究黄土高原刺槐人工林地不同树龄和不同深度的土壤颗粒的分形特征.结果表明,在刺槐人工林凋落物和根系等的作用下,人工林能够提高林地土壤的团聚能力,降低土壤的分形维数;不同树龄刺槐人工林地的土壤颗粒分形维数在土壤剖面的不同深度上趋于均一,而且小于同种质地的其他土壤;土壤颗粒分形维数可以反映森林土壤粒径分布的变化,因而可作为评价森林土壤生态特征的指标.     

麻风树果壳活性炭表面分形维数的实验研究

在温度77K条件下对化学活化法制备的几种麻风树果壳活性炭进行N2吸附-脱附实验研究,得到了孔结构参数.并利用等温吸附数据分析了活性炭的分维.研究了不同碱炭比(R)条件下得到的活性炭的表面特征、孔结构和特征吸附能.结果表明,麻风树果壳活性炭含有分形特征,分形维数在2～3之间.在多层吸附早期阶段和高度覆盖期所得的分形维数不同,但变化趋势基本一致,随着R的增加而增大.R=4时,分形维数最大,分别为2.619和2.993.活性炭的分形维数与活性炭的比表面积、孔容、碘吸附值和微孔相对含量基本一致,可以用来表征微孔的发育程度.     

R/S法的土石坝施工期沉降规律及预警标准研究

为提高施工期土石坝沉降安全性,研究其具有复杂非线性特征的施工期沉降规律和相应的预警标准。基于国内某在建高土石坝的沉降数据,采用R/S法分析坝体不同高程测点、同高程测点和同测点不同时期沉降数据的Hurst指数及分形维数,提出评价坝体施工期沉降安全性的预警标准。结果表明:各测点的Hurst指数最小值为0.763,坝内各处沉降仍处于快速增长阶段;坝体下部比上部、中部比下游堆石区沉降能更快趋于稳定,且坝体下部的沉降速率已经渐趋平缓。     

矿井乏风通入燃煤锅炉混烧的最佳配伍参数研究*

为优化矿井乏风通入燃煤锅炉的配伍参数,采用Design-Expert软件的响应面分析法,以燃煤锅炉的主燃区顶端水平面平均温度和燃尽区顶端水平面的NO平均浓度为评价指标,按照3因素3水平正交组合设计试验方法,研究乏风中甲烷体积分数、燃尽风风率以及锅炉负荷的不同配伍比例对燃煤锅炉的变化影响,并建立3个因素的评价指标数学模型,分析各因素的主次关系和因素间交互作用大小,使得锅炉中煤粉放热量和氮氧化物的生成量均达到理想水平。研究结果表明:单因素中燃尽风风率对温度的影响最大,锅炉负荷对NO生成影响最大,交互作用下燃尽风风率与锅炉负荷对温度的影响和对NO浓度的影响均最显著。最优配伍参数为:乏风中甲烷浓度0.25%、燃尽风风率33.51%、锅炉负荷564.11 MW,在此参数下的温度响应值为1 691.41、NO浓度响应值为0.000 315 89。在最优参数下得到的预测值与试验值的误差在允许范围内,即吻合度较好,可为四角切圆锅炉掺烧矿井乏风提供参考。     

灰色关联层次法在脱硫工艺评价中的应用研究

分析了已被广泛应用于烟气脱硫(FGD)工艺评价中的模糊综合评价法的缺点,提出灰色关联层次法进行FGD综合评价的理论,研究解决评价指标难以准确量化和统计的问题,排除人为因素带来的影响.探讨了从环保性能、经济性能、技术性能和系统适应性能4个方面综合评价FGD工艺,由4个一级评价指标和18个二级评价指标构成了FGD评价指标体系.建立灰色评价模型,计算关联系数,用层次分析法确定权重系数,通过加权求和完成灰色判断,根据最大关联度原则选取最优FGD工艺.并以典型的5种FGD工艺针对A电厂进行实际计算,比较了灰色关联层次分析法和模糊综合评价法的评价过程及结论,认为灰色关联层次分析法评价结果与实际相符.     

基于AHP-TOPSIS法综合评判的保护层开采选择*

为优选首采层作为保护层开采,选取5个一级指标和19个二级指标,建立以AHP（层次分析法）和TOPSIS（逼近理想解排序法）为基础的煤层突出危险性评价模型,通过层次分析法确定各指标的权重,结合逼近理想解排序法分析贴近度并预测出煤层突出危险可能性,并进行现场工业性实验。结果表明:AHP-TOPSIS综合评判法预测优选8号煤层作为保护层开采,并经现场工业性实验验证,瓦斯解放效果较好。该方法结合主观因素和客观因素,避免单一地从主观出发或从客观出发带来的决策失误,并选取大量评价指标,使预测结果更贴合实际情况,可作为优选保护层的理论依据。     

卧式水、火管快装锅炉烟管渗漏及预防

掌握卧式水、火管快装锅炉烟管渗漏原因 ,预防烟管渗漏 ,减少或杜绝锅炉事故发生。     

空腔及其耦合水袋抑制瓦斯爆炸实验研究

为探索一种新型瓦斯抑爆技术,设计宽径比分别为1.5,2.5,4的矩形空腔体,并基于自行搭建的长36 m,管径为200 mm的大型瓦斯爆炸实验系统,通过在管网中铺设不同宽径比空腔体结构开展抑爆实验。此外依托支护简单的宽径比为2.5的空腔体,在腔体内填充不同质量水袋开展实验,以期进一步提高空腔体抑爆性能。结果表明:对于长径比为2.5、高径比为1的空腔体在实验宽径比范围内均能在一定程度上抑制瓦斯爆炸强度;随着腔体宽径比的增加,截面面积变化率增大,火焰及冲击波超压峰值衰减幅度越大,抑爆效果越佳;空腔耦合抑爆剂水能提高腔体的抑爆效果,在实验范围内较纯空腔可使火焰抑制率最大提高70%,超压峰值抑制率最大提高263%。     

基于CW-VIKOR法的电梯运行状况安全评估

为对曳引式电梯的状态进行评估,在VIKOR法的基础上,通过对电梯故障类型进行数理统计,构建相关性较强的电梯运行状况评估体系;同时将简洁高效的BWM法和表示指标相关性的CRITIC法相结合,并引入距离函数优化分配系数的方式构建组合赋权法(CW),从而确定电梯安全指标权重,并将电梯指标各安全等级的临界值作为电梯安全等级的理想值作为VIKOR法中待评估电梯的比较对象的一部分。以利益比率Qi为电梯运行状况的评估值,确定电梯运行状况安全评估等级;最后,通过5组曳引式电梯的实例验证基于CW-VIKOR法的有效性和可行性,评估结果显示与电梯实际安全状况相一致。研究结果表明:该方法对电梯运行状况进行安全评估具有一定的可行性和参考价值。     

沉管隧道火灾高温试验炉烟道设计与性能研究*

为提高临时性砌筑烟道在沉管隧道高温火灾试验中的可靠性,通过在烟道内设置水喷淋系统,实现对烟道内热烟气有效降温,并基于FDS软件对火灾试验炉进行模拟分析,研究烟道内温度场分布,指导火灾试验炉建造。结果表明:热烟气经过水喷淋后温度降低700 ℃,水喷淋对热烟气降温效果良好;烟道排烟通畅,无明显开裂、漏烟现象,可满足非永久性火灾试验要求。     

不同自燃倾向性煤的指标气体产生规律实验研究

为研究不同自燃倾向性煤的自燃指标气体变化规律,提高对煤早期自燃预测预报的准确度,采用程序升温实验系统,得到内蒙古褐煤、神东长焰煤、河南气煤及枣庄焦煤4种不同变质程度煤的氧化时间随温度的变化关系,以及指标气体浓度在煤氧化过程中的变化规律。结果表明:自燃倾向性最高的褐煤应以CO和乙烯作为煤自燃早期预报的首选指标气体;易自燃的长焰煤应采用乙烯和烯烷比为主、以CO为辅的煤自燃判定指标;自燃倾向性较低的气煤应以乙烯和烯烷比作为煤自燃预报指标;CO是自燃倾向性最低的焦煤的最佳自燃预报指标气体。     

基于CRITIC-有限区间云模型的边坡稳定性评价

针对岩质边坡危险性分级的不确定性,选取坡高、坡角岩体结构特征、岩石单轴抗压强度等12项定量评价指标构建评价体系。根据有限区间云模型的相关概念和计算模型,求出露天采场边坡实测数据的云模型特征参数,利用正向云发生器生成云滴图进行量性概念的转化,通过改进的CRITIC法确定指标权重,进而求出不同采场隶属于不同危险等级的综合隶属度,实现边坡稳定性等级的划分。研究结果表明:评价结果与实际相符,利用CRITIC算法求取的权重值,可以考虑各评价指标的综合信息量以及指标间的相关性系数,使评判结果更具有准确性;同时可以快速准确判断出边坡稳定性分级,进行安全预测,为评价边坡的稳定性提供了新思路。     

基于Logistic回归的燃气管网风险因素重要度分析方法研究

为确定燃气管网风险评估的关键风险因素,以A省各地市燃气管网为研究对象,基于燃气专家经验确定燃气管线风险等级,提出基于Logistic回归的燃气管网风险因素重要度分析方法。采用样本增强及随机抽样的方式,选取400个均衡样本作为管网评估数据输入,通过因子分析方法对其进行降维,得到3个公共因子并作为一级指标反向构建燃气管网风险评估指标体系;利用有序多分类Logistic回归方法,根据回归系数绝对值大小对风险因素进行重要度排序。研究结果表明：外界环境对燃气管网风险的贡献程度相对较高,管道自身因素和巡检养护次之。研究结果可为城市燃气风险防控提供理论依据和方法参考。     

韧性城市视角下的历史街区防火韧性评估体系构建*

为提升历史街区的防火韧性,推进韧性城市的建设,采用PSR（压力-状态-响应）模型搭建3级评估框架;结合指标选取原则,从外部环境刺激、内部潜在风险、组成成分价值、组成成分特征、消防救灾能力、适应恢复力6个要素对评估指标进行筛选;运用专家打分法和层次分析法确定各项指标的权重,并构建由36个指标项组成的历史街区防火韧性评估体系及评估模型。结果表明:历史街区的防火韧性宜从系统面对火灾风险的压力、系统自身在受灾时的状态、灾后系统做出的应急响应3个方面进行综合评估;该评估体系具有一定的可操作性和可推广性,既可为定量评估历史街区的消防能力提供参考依据,亦可为推进我国历史街区的保护和开发提供决策支持。