中低压燃气调压器故障智能诊断模型与模拟研究
发布时间：2020-12-15 21:11
在我国加速推进城镇化建设的进程中,小城镇的天然气需求量迅速增加,天然气建设方面的问题也日益凸显,因此完善城镇燃气输配终端的基础设施建设是发展的重中之重,而燃气调压设备正是燃气输配终端的最重要一环,更是保障用户用气平稳最关键的一环,随着数字化技术的发展,燃气管网系统越来越智能化,也逐渐应用在燃气调压设备的管理上。出口压力作为燃气调压器的调节对象,也同时是监测调压器运行状态的重要指标,当调压器运行状态改变,出口压力会随着时间的推移呈现不同的波动情况,从而引起不同频段能量的变化。针对此特征,本文选取能够较好处理时间序列数据的长短期记忆网络与深度学习网络建立中低压燃气调压器故障诊断模型,并与目前较常用的支持向量机诊断模型做对比,同时利用仿真平台对故障状态进行模拟,观察不同故障状态下出口压力变化情况,以此对故障进行定性分析,主要内容如下:首先,本文对燃气调压器运行机理、评价指标、常见故障等方面进行了详细分析,运用机械运动方程、气体状态方程与孔口流动方程建立了燃气调压器数学模型,通过仿真平台将数学模型转化为物理模型,对其动态特性与故障状态进行仿真模拟,利用最大偏差、过渡时间等指标对其动态特性进行评...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
燃气调压器结构图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-15-题产生。通常采用出口压力作为燃气调压器故障诊断的判断依据，根据出口压力的波动情况，判断调压器是否发生故障。燃气调压器与其连接的管网所形成的自调系统是一个带有负反馈的闭环系统。在燃气供应系统中，用气量及压力每时每刻几乎都在变化，因此整个系统中的各个参数均处于动态变化中，所以通过质量指标来了解压力自调系统的动态特性是非常重要的。图2-3所示为调压器运行调节过程中质量指标示意图。图2-3自调过程质量指标示意图通常用以下几个指标衡量燃气调压器的调节质量：（1）衰减比：表示衰减程度的指标，等于前后两个峰值的比，如图2-3中B:B"；（2）余差：过渡过程终了时的残余偏差，如图2-3中C，余差是表示静特性的指标；（3）最大偏差：被调参数指示值与给定值的最大差值。如图2-3中A表示；（4）过渡时间：从干扰发生起至被调参数又建立起新的平衡态止所耗用的时间（5）振荡周期或频率：从一个波峰到第二个波峰之间的时间叫周期，其倒数称为振荡频率。在动态特性评价指标里，响应曲线的最大偏差与过渡时间是决定燃气调压器性能优劣的最关键因素，因此也是企业与用户关注的重中之重，最大偏差越孝过渡时间越短则动态特性越好[37]。因此，在燃气调压器仿真模拟中将重点关注这两个指标。2.2燃气调压器分类调压器可分为直接与间接作用式，随着技术的进步与生产生活的需求，也在此基础上衍生了很多新型调压器，具体如下。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-16-2.2.1直接作用式调压器直接作用式是内部装配敏感元件，该元件对出口压力实施检测，并根据检测值对阀门进行移动和调节，又分为杠杆式与平衡阀芯式，如图2-4所示。两者的区别在于，杠杆式燃气调压器通过杠杆传递皮膜与弹簧之间的压差，带动阀杆移动，而平衡阀芯式燃气调压器则是皮膜与阀杆相连，从而带动阀芯产生位移。a)杠杆式b)平衡阀芯式图2-4杠杆式燃气调压器直接作用式燃气调压器结构简单，响应速度较快，成本低，安装及检修方便。应用范围广，通常用于小型区域、工商业及工矿企业的压力调节，可根据进出口压力的不同，分为高中压、高低压、中中压、中低压等不同类型，常用的直接作用式燃气调压器型号有S/SE型、FQ型等。其缺点是压差大，能量损失多，在小流量时尚有喘、跳等现象。2.2.2间接作用式调压器间接作用式是对出口压力进行实时检测，当检测到压力变化时，给操作系统（指挥器）发出信号，操作系统响应，驱动阀门调整开闭程度，其敏感元件和传动装置的受力元件是分开的。又可分为加载式、卸载式，如图2-5所示。对于加载式调压器，指挥器连接形式必须满足以下条件，即能够使出口压力同时加载到指挥器和主调节器的皮膜上，而对于卸载式调压器，卸载系统安装于指挥器上，出口压力只作用于指挥器皮膜上。因此加载系统在响应速度与精确度上均高于卸载系统。常见的N、NH、FL型燃气调压器均属于加载式控制系统，EZR型燃气调压器则属于卸载式系统。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自编码器的调压器在线故障诊断方法[J]. 郭裕祺,朱大令,何心. 煤气与热力. 2020(01)
[2]基于CNN-SVM的深度卷积神经网络轴承故障识别研究[J]. 胡晓依,荆云建,宋志坤,侯银庆. 振动与冲击. 2019(18)
[3]基于深度学习LSTM的空调故障诊断[J]. 花君,严珂,陆慧娟,叶敏超. 中国计量大学学报. 2019(02)
[4]城镇燃气调压器膜片的疲劳寿命分析[J]. 严荣松,赵自军,高文学,杨文量,翟军. 煤气与热力. 2019(03)
[5]流量调节阀特性模拟及对燃气分配不均的影响分析[J]. 李持佳,张燕平,郭子豪,毕胜山. 城市燃气. 2019(01)
[6]基于小波能谱熵和集成经验模态分解的传感器故障诊断耦合算法研究[J]. 史历程,赵骁,赵群飞,王玉璋. 动力工程学报. 2018(08)
[7]推进北方地区清洁取暖对天然气市场的影响[J]. 冯陈玥,段兆芳,孙文宇. 中国能源. 2018(06)
[8]基于深度学习的测井岩性识别方法研究与应用[J]. 安鹏,曹丹平. 地球物理学进展. 2018(03)
[9]切调一体调压器流场的模拟计算[J]. 陈力生,芦超,陈海龙,程小伟. 煤气与热力. 2017(07)
[10]直接作用式调压器的膜片及弹簧设计[J]. 乔斌. 城市燃气. 2016(10)
硕士论文
[1]基于深度学习理论的电机故障诊断方法研究[D]. 贺珂珂.兰州理工大学 2019
[2]中低压燃气调压器故障自诊断技术优化与测试[D]. 刘力宁.北京建筑大学 2019
[3]基于LSTM的对接机构故障预测与健康管理系统研究[D]. 陈锡禹.哈尔滨工业大学 2019
[4]基于深度学习的光伏发电系统故障诊断方法研究[D]. 吴擎.山东大学 2019
[5]燃气设备故障诊断及寿命预测[D]. 章富成.北京建筑大学 2018
[6]燃气调压器故障智能诊断技术的应用研究[D]. 刘月骁.北京建筑大学 2017
[7]高中压燃气调压器在线安全预警技术研究[D]. 刘旭海.北京建筑大学 2017
[8]基于变分模态分解的旋转机械故障诊断研究[D]. 张力佳.华北电力大学 2017
[9]燃气调压器故障诊断与安全预警技术研究[D]. 刘强.北京建筑大学 2016
[10]燃气设备故障智能诊断系统应用研究[D]. 陈芳文.北京建筑大学 2016
本文编号：2918907
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
燃气调压器结构图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-15-题产生。通常采用出口压力作为燃气调压器故障诊断的判断依据，根据出口压力的波动情况，判断调压器是否发生故障。燃气调压器与其连接的管网所形成的自调系统是一个带有负反馈的闭环系统。在燃气供应系统中，用气量及压力每时每刻几乎都在变化，因此整个系统中的各个参数均处于动态变化中，所以通过质量指标来了解压力自调系统的动态特性是非常重要的。图2-3所示为调压器运行调节过程中质量指标示意图。图2-3自调过程质量指标示意图通常用以下几个指标衡量燃气调压器的调节质量：（1）衰减比：表示衰减程度的指标，等于前后两个峰值的比，如图2-3中B:B"；（2）余差：过渡过程终了时的残余偏差，如图2-3中C，余差是表示静特性的指标；（3）最大偏差：被调参数指示值与给定值的最大差值。如图2-3中A表示；（4）过渡时间：从干扰发生起至被调参数又建立起新的平衡态止所耗用的时间（5）振荡周期或频率：从一个波峰到第二个波峰之间的时间叫周期，其倒数称为振荡频率。在动态特性评价指标里，响应曲线的最大偏差与过渡时间是决定燃气调压器性能优劣的最关键因素，因此也是企业与用户关注的重中之重，最大偏差越孝过渡时间越短则动态特性越好[37]。因此，在燃气调压器仿真模拟中将重点关注这两个指标。2.2燃气调压器分类调压器可分为直接与间接作用式，随着技术的进步与生产生活的需求，也在此基础上衍生了很多新型调压器，具体如下。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-16-2.2.1直接作用式调压器直接作用式是内部装配敏感元件，该元件对出口压力实施检测，并根据检测值对阀门进行移动和调节，又分为杠杆式与平衡阀芯式，如图2-4所示。两者的区别在于，杠杆式燃气调压器通过杠杆传递皮膜与弹簧之间的压差，带动阀杆移动，而平衡阀芯式燃气调压器则是皮膜与阀杆相连，从而带动阀芯产生位移。a)杠杆式b)平衡阀芯式图2-4杠杆式燃气调压器直接作用式燃气调压器结构简单，响应速度较快，成本低，安装及检修方便。应用范围广，通常用于小型区域、工商业及工矿企业的压力调节，可根据进出口压力的不同，分为高中压、高低压、中中压、中低压等不同类型，常用的直接作用式燃气调压器型号有S/SE型、FQ型等。其缺点是压差大，能量损失多，在小流量时尚有喘、跳等现象。2.2.2间接作用式调压器间接作用式是对出口压力进行实时检测，当检测到压力变化时，给操作系统（指挥器）发出信号，操作系统响应，驱动阀门调整开闭程度，其敏感元件和传动装置的受力元件是分开的。又可分为加载式、卸载式，如图2-5所示。对于加载式调压器，指挥器连接形式必须满足以下条件，即能够使出口压力同时加载到指挥器和主调节器的皮膜上，而对于卸载式调压器，卸载系统安装于指挥器上，出口压力只作用于指挥器皮膜上。因此加载系统在响应速度与精确度上均高于卸载系统。常见的N、NH、FL型燃气调压器均属于加载式控制系统，EZR型燃气调压器则属于卸载式系统。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自编码器的调压器在线故障诊断方法[J]. 郭裕祺,朱大令,何心. 煤气与热力. 2020(01)
[2]基于CNN-SVM的深度卷积神经网络轴承故障识别研究[J]. 胡晓依,荆云建,宋志坤,侯银庆. 振动与冲击. 2019(18)
[3]基于深度学习LSTM的空调故障诊断[J]. 花君,严珂,陆慧娟,叶敏超. 中国计量大学学报. 2019(02)
[4]城镇燃气调压器膜片的疲劳寿命分析[J]. 严荣松,赵自军,高文学,杨文量,翟军. 煤气与热力. 2019(03)
[5]流量调节阀特性模拟及对燃气分配不均的影响分析[J]. 李持佳,张燕平,郭子豪,毕胜山. 城市燃气. 2019(01)
[6]基于小波能谱熵和集成经验模态分解的传感器故障诊断耦合算法研究[J]. 史历程,赵骁,赵群飞,王玉璋. 动力工程学报. 2018(08)
[7]推进北方地区清洁取暖对天然气市场的影响[J]. 冯陈玥,段兆芳,孙文宇. 中国能源. 2018(06)
[8]基于深度学习的测井岩性识别方法研究与应用[J]. 安鹏,曹丹平. 地球物理学进展. 2018(03)
[9]切调一体调压器流场的模拟计算[J]. 陈力生,芦超,陈海龙,程小伟. 煤气与热力. 2017(07)
[10]直接作用式调压器的膜片及弹簧设计[J]. 乔斌. 城市燃气. 2016(10)
硕士论文
[1]基于深度学习理论的电机故障诊断方法研究[D]. 贺珂珂.兰州理工大学 2019
[2]中低压燃气调压器故障自诊断技术优化与测试[D]. 刘力宁.北京建筑大学 2019
[3]基于LSTM的对接机构故障预测与健康管理系统研究[D]. 陈锡禹.哈尔滨工业大学 2019
[4]基于深度学习的光伏发电系统故障诊断方法研究[D]. 吴擎.山东大学 2019
[5]燃气设备故障诊断及寿命预测[D]. 章富成.北京建筑大学 2018
[6]燃气调压器故障智能诊断技术的应用研究[D]. 刘月骁.北京建筑大学 2017
[7]高中压燃气调压器在线安全预警技术研究[D]. 刘旭海.北京建筑大学 2017
[8]基于变分模态分解的旋转机械故障诊断研究[D]. 张力佳.华北电力大学 2017
[9]燃气调压器故障诊断与安全预警技术研究[D]. 刘强.北京建筑大学 2016
[10]燃气设备故障智能诊断系统应用研究[D]. 陈芳文.北京建筑大学 2016
本文编号：2918907
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