蒸汽管网仿真与数据驱动故障诊方法研究
发布时间：2021-09-17 13:02
蒸汽管网在工业生产中起到回收和综合利用余热余能的作用,合理利用蒸汽能有效的降低能源消耗。由于蒸汽管网的规模较大,地理分布广,流量仪表配置不全,已装设仪表中也存在测量精度低、故障维修不及时的问题,使得蒸汽管网普遍存在测量数据不完整、精度低、一致性差等问题。这些问题的存在成为企业蒸汽管理、实时调度与优化控制障碍。直接影响到企业的生产安全和节能降耗。针对以上问题,本文结合蒸汽管网的数学模型模型、Flowmaster软件仿真和PCA数据驱动建模与故障诊断技术,提出蒸汽管网仿真与数据驱动故障诊断的方法。本文的主要内容包括:（1）研究了蒸汽管网的水力学与热力学模型,针对蒸汽运行工况和凝结水的问题,提出蒸汽温度、凝结水量等进行科学的计算的方法。（2）研究了利用flowmaster流体仿真软件,对蒸汽管网进行建模仿真的方法。根据已测量到的数据仿真推算出未测量的数据并与水力学与热力学模型结果对照,以获得更可靠的结果。（3）分析了多种基于数据驱动的故障诊断方法,阐述了主元分析法的基本原理和步骤。通过这一步骤,为之后的研究打好基础,选择合适的方法并将其运用到蒸汽管网的故障数据监控中。（4）研究基于主元分析的...
【文章来源】：东华理工大学江西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 蒸汽管网数学模型的研究
1.2.2 流体仿真软件的研究和应用
1.2.3 数据驱动故障诊断技术及在蒸汽管网监控中的应用
1.2.4 存在的问题
1.3 研究内容及安排
1.3.1 研究内容
1.3.2 结构安排
2 蒸汽管网水力热力数学模型建立
2.1 基本思路
2.2 蒸汽管网的水力模型
2.2.1 蒸汽不稳定流动的数学模型
2.2.2 蒸汽稳定流动数学模型的建立及求解
2.3 蒸汽管网的热力模型
2.3.1 蒸汽管网散热损失的数学模型
2.3.2 蒸汽管网沿途温降计算
2.3.3 凝结水量的计算
2.4 蒸汽管网水力热力联合计算数学模型
2.5 水力热力模型实例验证
2.6 本章小结
3 基于flowmaster的蒸汽管网建模
3.1 系统建模
3.2 建模平台的选择与介绍
3.3 仿真选用元器件介绍
3.3.1 压力源模型
3.3.2 管道模型
3.4 蒸汽管网模型的建立
3.5 稳态仿真结果及分析
3.6 本章小结
4 主元分析理论
4.1 故障诊断技术的分类
4.2 基本思想和几何意义
4.3 主元定义
4.4 主元分析算法研究
4.4.1 中心化处理
4.4.2 标准化处理
4.4.3 主元变换
4.5 主元个数确定方法比较
4.5.1 累计方差贡献率法
4.5.2 预测残差平方和统计量法
4.5.3 交叉检验估计法
4.5.4 平均特征值法
4.6 本章小结
5 基于主元分析的故障诊断研究及仿真
5.1 基于PCA的故障检测方法研究
5.1.1 SPE统计量
5.1.2 T~2 统计法
5.1.3 T~2统计量的阈值
5.2 基于PCA的故障诊断方法研究
5.2.1 贡献图法
5.2.2 特征方向法
5.2.3 基于统计距离的方法
5.2.4 基于角度的方法
5.3 PCA流程构建
5.4 基于PCA的蒸汽管道分段监控
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]蒸汽管网运行评价技术及应用[J]. 吴荣炜,陈振宇,尤天蓉,王宽心,吴玉成,古勇. 计算机与应用化学. 2017(09)
[2]基于数据驱动的WSN节点故障诊断算法[J]. 常琳,黄志清,张严心. 计算机工程. 2017(09)
[3]蒸汽管网的热力计算数学模型[J]. 王威,罗先喜. 中国设备工程. 2017(15)
[4]基于数据驱动的故障诊断技术研究现状及展望[J]. 张妮,车立志,吴小进. 计算机科学. 2017(S1)
[5]蒸汽管网节能评估方法[J]. 江海东. 节能. 2017(04)
[6]基于数据驱动的航空发动机故障诊断与预测方法综述[J]. 杨洪富,贾晓亮,任寿伟. 航空精密制造技术. 2016(05)
[7]高压蒸汽管网的水力学计算及吹扫参数确定[J]. 袁良正,贾金洁. 化工设备与管道. 2016(04)
[8]船舶蒸汽管网水力热力耦合计算方法[J]. 徐鹏,宋振国,陈汝刚,吴炜. 中国舰船研究. 2016(04)
[9]基于数据驱动的微小故障诊断方法综述[J]. 文成林,吕菲亚,包哲静,刘妹琴. 自动化学报. 2016(09)
[10]基于数据驱动的工业过程故障诊断方法综述[J]. 苏中鲜. 软件导刊. 2016(03)
硕士论文
[1]城市燃气管网在线仿真技术及应用的研究[D]. 张明光.山东建筑大学 2011
本文编号：3398777
【文章来源】：东华理工大学江西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 蒸汽管网数学模型的研究
1.2.2 流体仿真软件的研究和应用
1.2.3 数据驱动故障诊断技术及在蒸汽管网监控中的应用
1.2.4 存在的问题
1.3 研究内容及安排
1.3.1 研究内容
1.3.2 结构安排
2 蒸汽管网水力热力数学模型建立
2.1 基本思路
2.2 蒸汽管网的水力模型
2.2.1 蒸汽不稳定流动的数学模型
2.2.2 蒸汽稳定流动数学模型的建立及求解
2.3 蒸汽管网的热力模型
2.3.1 蒸汽管网散热损失的数学模型
2.3.2 蒸汽管网沿途温降计算
2.3.3 凝结水量的计算
2.4 蒸汽管网水力热力联合计算数学模型
2.5 水力热力模型实例验证
2.6 本章小结
3 基于flowmaster的蒸汽管网建模
3.1 系统建模
3.2 建模平台的选择与介绍
3.3 仿真选用元器件介绍
3.3.1 压力源模型
3.3.2 管道模型
3.4 蒸汽管网模型的建立
3.5 稳态仿真结果及分析
3.6 本章小结
4 主元分析理论
4.1 故障诊断技术的分类
4.2 基本思想和几何意义
4.3 主元定义
4.4 主元分析算法研究
4.4.1 中心化处理
4.4.2 标准化处理
4.4.3 主元变换
4.5 主元个数确定方法比较
4.5.1 累计方差贡献率法
4.5.2 预测残差平方和统计量法
4.5.3 交叉检验估计法
4.5.4 平均特征值法
4.6 本章小结
5 基于主元分析的故障诊断研究及仿真
5.1 基于PCA的故障检测方法研究
5.1.1 SPE统计量
5.1.2 T~2 统计法
5.1.3 T~2统计量的阈值
5.2 基于PCA的故障诊断方法研究
5.2.1 贡献图法
5.2.2 特征方向法
5.2.3 基于统计距离的方法
5.2.4 基于角度的方法
5.3 PCA流程构建
5.4 基于PCA的蒸汽管道分段监控
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]蒸汽管网运行评价技术及应用[J]. 吴荣炜,陈振宇,尤天蓉,王宽心,吴玉成,古勇. 计算机与应用化学. 2017(09)
[2]基于数据驱动的WSN节点故障诊断算法[J]. 常琳,黄志清,张严心. 计算机工程. 2017(09)
[3]蒸汽管网的热力计算数学模型[J]. 王威,罗先喜. 中国设备工程. 2017(15)
[4]基于数据驱动的故障诊断技术研究现状及展望[J]. 张妮,车立志,吴小进. 计算机科学. 2017(S1)
[5]蒸汽管网节能评估方法[J]. 江海东. 节能. 2017(04)
[6]基于数据驱动的航空发动机故障诊断与预测方法综述[J]. 杨洪富,贾晓亮,任寿伟. 航空精密制造技术. 2016(05)
[7]高压蒸汽管网的水力学计算及吹扫参数确定[J]. 袁良正,贾金洁. 化工设备与管道. 2016(04)
[8]船舶蒸汽管网水力热力耦合计算方法[J]. 徐鹏,宋振国,陈汝刚,吴炜. 中国舰船研究. 2016(04)
[9]基于数据驱动的微小故障诊断方法综述[J]. 文成林,吕菲亚,包哲静,刘妹琴. 自动化学报. 2016(09)
[10]基于数据驱动的工业过程故障诊断方法综述[J]. 苏中鲜. 软件导刊. 2016(03)
硕士论文
[1]城市燃气管网在线仿真技术及应用的研究[D]. 张明光.山东建筑大学 2011
本文编号：3398777
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