模型准确性对系统管网泄漏诊断的影响分析

针对基于压力敏感性的管网泄漏诊断方法应用中由管网模型误差带来的鲁棒性问题,提出根据量化的模型准确度指标来分析诊断方法的有效性。利用Flow Master流体仿真软件建立某实际冷却系统管网不同准确度下的水力模型。以该管网的标定模型为基准,采用改进的灰色关联度分析(IGR2)法对各模型与基准模型间各测点压力值的相似性进行评估来计算误差,得到模型准确度量化指标。采用故障诊断成功率(FDSP)计算泄漏诊断的有效性。基于不同准确度的管网模型进行泄漏诊断分析,获得不同准确度模型对泄漏诊断有效性的影响。结果表明,该泄漏诊断法的有效性随模型准确度的增大而提高,当管网模型准确度大于0.75时,故障诊断成功率均处于90%以上,说明该故障诊断方法对模型误差具有一定的鲁棒性。     

船舶中央冷却系统串级控制的建模与仿真研究

为了改善船舶中央冷却系统控制性能,针对目前使用传统PID反馈控制的冷却水出口温度控制系统惯性大、经常超调的特点,论文通过对某57 000t散货船中央冷却系统工作原理及其相关控制技术的分析,利用流体力学与传热学理论,建立中央冷却系统水力模型、稳态换热模型和动态换热模型。在此基础上引入串级控制方案,并使用经典控制理论建立控制模型。最后使用MATLAB软件对PID控制方案与串级控制方案进行对比仿真。仿真结果显示串级控制方案拥有良好的控制性能并在船舶中央冷却系统的控制设计中具有广阔的应用前景。     

蒸汽管网水力热力联合计算数学模型及应用方法的研究

利用连续性方程、动量方程和状态方程建立了蒸汽稳定流动数学模型,并简化求解得出了压降计算公式,建立了蒸汽管网水力热力联合计算数学模型,通过反复迭代校正管段流量、管段平均密度和定压比热容的方式,使水力和热力计算吻合在一起,采用管网热力模型与管网水力模型相联系的节点方程法求解节点温度与节点压力。蒸汽管网水力和热力联合计算的方法,提高了计算精度,基于VC 6.0编程工具编制了蒸汽管网水力热力计算分析系统,实现了管网计算的界面化操作。并以实际蒸汽供热管网为例,对管网的水力、热力工况进行了全面的计算,计算结果与实际运行结果比较表明,该方法可以用于指导工程实践。     

舰船集成冷媒水系统损害检测

舰船集中冷媒水系统配置方式可以集中为舰船电子设备冷却提供保障,克服电子设备因自带冷却系统产生的寿命周期费用高、可靠性水平低等问题,能减少资源消耗,简化设备配置,优化系统设计,实现冷却资源的综合利用。集中冷媒水系统的损害检测及管理是舰船损害管制的一项重要内容。在分析舰船冷媒水系统集成及舰船损害管制的基础上,进一步探讨采用主元分析法(PCA)对冷媒水系统测量传感器的损害进行检测与诊断,并在水系统的模拟平台上对传感器的损害检测与诊断进行验证。根据水系统在正常运行条件下的系统压力传感器的测量数据建立的主元模型可解释系统方差95%以上,置信限为1.639 4。在某压力传感器损害(即故障)条件下的运行数据的Q-统计超出这一置信限,说明有压力传感器发生故障,且从Q-分布图可以看出,故障压力传感器的测量贡献率最高,占45%~75%,从而实现了故障传感器的诊断。提出一种平时与战时相结合的集中冷媒水管网的损害检测与诊断流程。     

区域冷却系统流量平衡技术

针对船舶区域冷却系统的变流量特性,引入区域冷却系统流量平衡技术,给出了一种利用静态平衡阀和流量调节阀进行静态、动态水力平衡的控制方法和控制策略。结合某船情况,进行区域冷却系统设计,针对典型区域,进行区域冷却系统仿真计算,确定管网调节部件的关键参数。搭建区域冷却系统典型试验台架,对典型管路开展水力平衡控制试验,验证流量平衡控制的有效性和系统设计方法的正确性。     

基于PNN的舰船柴油机冷却系统故障预警研究

针对舰船柴油机冷却系统,分析其典型故障模式,选取特征参数,基于概率神经网络（PNN）建立故障预警模型以对其进行故障预警,结合某型柴油机在某船实际运行数据完成模型的训练和验证。结果表明：采用概率神经网络可有效地实现舰船柴油机冷却系统的故障预警。     

基于虚拟声波的舰艇管网泄漏检测方法研究

针对舰艇管网泄漏监测实时性要求高、拓扑结构复杂、泄漏定位难等特点,本文提出一种基于虚拟声波的管网泄漏检测和定位方法。基于虚拟声波的泄漏检测方法充分利用了声波传感器灵敏度高和压力变送器响应特性一致性好的特点,把实测压力通过数学模型转化成虚拟声波,实现泄漏的高灵敏度检测,利用该管网各分支节点接收到异常信号(虚拟声波)的先后顺序关系,实现泄漏信号传播方向的判别,进而实现管网泄漏管段和泄漏点的准确定位。实验结果表明:该方法泄漏检测灵敏度高,定位准确可靠。     

船舶管网系统水力特性研究及其应用

船舶管网系统水力特性是水力计算、系统调试、系统优化设计的理论基础。借助图论这一数学工具,建立了管网系统水力特性的数学模型。在该模型的基础上,利用逐渐增加管网系统回路并逐步迭代计算新增回路阻力系数和流量的思想,提出一种无需给定迭代初值的管网水力计算方法,通过对实船压载水系统进行实时仿真计算,验证计算方法的有效性;提出了一种管网系统调试方法,利用滑油管网系统调试,验证了该方法的合理性。     

基于变流阻系数的船舶海水冷却管网水力特性研究

准确计算管网摩阻系数,对具有复杂流态船舶流体管网的优化设计、运行、管理及工作特性实时调节和准确计算都有重要意义。本文提出采用“变流阻系数”方法,在计算中实时更新任意迭代时步的各管网分支流阻系数,基于图论理论,在MATLAB软件中编程实现。理论计算与实验结果进行了对比,两者具有较好的一致性。研究发现,相比定流阻系数方法,利用变流阻系数网络解算算法对船舶海水冷却管网进行水力分析,可以大大减小解算误差,提高解算精度。     

基于任务的舰船装备测试性建模与分析研究

提出一种基于任务的产品测试性建模与分析方法,该方法通过建立产品基于任务的信息流图示模型,利用直接分析法或一阶相关性列矢量法求解产品故障的D矩阵模型,进而建立产品诊断树和进行测试性预计,并为确定诊断策略提供依据。同时,本文根据某水面舰船电力系统组成和任务特征,建立其典型任务模型并进行精简和细化,在此基础上进行基于任务的测试性建模、诊断树建立及测试性预计举例研究,为舰船装备的测试性建模、分析和诊断策略研究提供新思路。     

基于任务的舰船装备测试性建模与分析研究

提出一种基于任务的产品测试性建模与分析方法,该方法通过建立产品基于任务的信息流图示模型,利用直接分析法或一阶相关性列矢量法求解产品故障的 D 矩阵模型,进而建立产品诊断树和进行测试性预计,并为确定诊断策略提供依据。同时,本文根据某水面舰船电力系统组成和任务特征,建立其典型任务模型并进行精简和细化,在此基础上进行基于任务的测试性建模、诊断树建立及测试性预计举例研究,为舰船装备的测试性建模、分析和诊断策略研究提供新思路。     

供水管网水力模型校验研究实例

供水管网水力模型的校验过程是模型能否有效应用于管网运行管理的关键步骤。本文分析总结了管网模型模拟误差的主要来源,并对校验步骤、消除模拟误差方法和校验过程中应注意的问题进行了阐述。     

三菱SJ系列分油机典型故障树的建立与应用

以船用三菱分油机作为研究对象,通过对该型分油机的典型故障进行分类和分析,利用故障树分析法建立典型故障的故障树模型,并应用故障树模型诊断排查该系统的运行故障,为快速、准确诊断分油机故障提供借鉴和参考。     

基于人工鱼群算法的船舶电子设备故障智能诊断方法

为实现电子设备的高效维护,确保船舶安全航行,设计了基于人工鱼群算法的船舶电子设备故障智能诊断方法。采用离散小波变换法分解电子设备运行信号样本,通过计算不同尺度下的小波能量值完成船舶电子设备故障特征参数的提取,将其作为基于RBF神经网络的故障诊断模型的输入,利用人工鱼群算法对故障诊断模型的权值、阈值参数作优化处理,最终输出不同类型故障发生概率,实现电子设备故障诊断。实验结果表明,正常以及不同故障状态下,电子设备运行信号的时域波形存在很大差异,研究方法可实现故障特征参数的提取,并完成故障类型的识别,30次迭代后MSE指标即可降至最低,仅为10^-4。     

小波网络专家系统在船舶电站机组故障诊断中的应用

在故障诊断中,首先分析了柴油机冷却系统的故障机理,并得到其故障征兆集、故障原因及它们之间的关系.然后应用小波网络建立起故障征兆和故障原因的映射关系进行分类,主要利用小波网络的非线性映射功能对故障分类诊断.文中还利用专家系统的知识对小波网络的诊断结果给予解释,成为小波网络的有力补充.     

变频海水冷却系统的节能研究

为了验证变频海水冷却系统在实船上的节能效果,根据47 500 DWT散货船实际的航运数据,结合海水冷却系统的管网特性以及变频泵的运行原理,对该船进行实船仿真计算,获取在不同工况负荷下系统的运行数据,并进行能耗分析。研究结果表明,采用变频海水冷却系统可有效的降低船舶能耗,从而可以提高船舶运营的经济性。     

海水冷却智能管网离心泵最优调速特性

变速泵能适应船舶海水冷却智能管网变工况运行时管网水力特性和流量需求变化。本文以各海水冷却用户供水冗余量最优及泵站能耗最低为目标,建立离心泵最优调速数学模型,并以最小二乘准则为参数判断依据,利用离心泵流量-扬程试验数据,提出离心泵多变量最优调速模型参数辨识方法。运用AMESim软件,分别以定转速模式、双转速模式和最优调速模式,对某船舶海水冷却管网变工况运行进行仿真研究。研究结果表明,相比定转速模式、双转速模式及最优调速模式不但可以使变工况运行条件下各用户供水冗余量大大减小,而且使得离心泵功耗大大降低。     

基于VMD和RBF的舰船管路泄漏识别和定位

针对工作环境恶劣、维护保养不便的舰船管路难以迅速定位泄漏点并对其进行损害管制,提出了一种基于VMD和RBF的舰船管路泄漏识别和定位方法。首先,对管路泄漏产生的空化现象、湍流和流体与管路的摩擦进行分析,研究影响泄漏产生激励的因素;然后,提出一种基于变分模态分解(VMD)与径向基函数(RBF)神经网络的管路泄漏识别和定位方法,通过VMD得到有效分量的中心频率和能量值分别构造特征向量,输入RBF神经网络以达到泄漏识别和定位目的;最后,模拟舰船环境,搭建泄漏管路试验平台,分析泄漏管路不同工况下的振动信号,并对RBF神经网络的诊断准确率进行验证。实测舰船管路故障信号分析表明,泄漏识别的准确率为90%,泄漏定位的准确率为87.5%。     

船舶同步柴油发电机动力故障诊断数学建模分析

利用基于神经网络构建的模型和基于支持向量机构建的模型对船舶同步柴油发电机动力故障进行诊断,存在故障诊断准确性较差,诊断时间较长的问题。针对上述问题,基于粗糙集理论构建一个新的数学模型,对故障进行诊断。该模型构建首先需要确定故障样本集及故障征兆集,然后构建二者的隶属度矩阵最后在最大隶属度原则下选取出隶属度矩阵中最大的隶属度,并对照柴油发电机发生故障概率,实现故障诊断。结果表明:与基于神经网络构建的模型和基于支持向量机构建的模型相比,基于粗糙集理论构建的数学模型,诊断准确性提高3.2%和6.4%,诊断时间缩短19.6 min和30.3 min。     

外圈故障滚动轴承周期运动Neimark-Sacker分岔研究

文章基于非线性理论,建立了三自由度非光滑系统轴承外圈故障模型,研究了该情况下,系统周期运动的Neimark-Sacker分岔现象和混沌等非线性行为。求出系统的切换矩阵,将得到的切换矩阵结合Floquet理论确定了该非光滑系统周期运动发生Neimark-Sacker分岔的条件。通过在碰撞面处建立Poincaré映射,用数值方法进一步揭示轴承系统的周期运动经Neimark-Sacker分岔通向混沌的现象。发现当旋转频率接近临界分岔点时,系统有一对Floquet特征乘子的模接近1,其余特征乘子模都小于1,系统发生Neimark-Sacker分岔,随着旋转频率的增加,系统经历了典型的Neimark-Sacker分岔通向混沌的非线性行为。同时研究了不同的阻尼系数对系统分岔的影响,发现阻尼可以有效地延迟系统的分岔点。对该故障轴承系统分岔和混沌的研究,可为实际装备安全运行及故障诊断提供依据,同时为设计提供理论指导和技术支持。