基于自适应滑模的气量调节系统执行器故障工况下的自愈调控策略

针对往复式压缩机气量调节系统中存在的执行器失效、偏移等问题,提出一种基于滑模变结构容错控制的自适应自愈调控方法。首先,通过推导气量调节系统的热力学公式,得到输出缓冲罐压力与可调负荷之间的非线性状态空间方程;然后,通过引入自适应控制参数在线调节控制器输出,在确保设定值跟踪性能的前提下提高其对外部干扰和执行器故障的鲁棒性;随后基于Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性;最后通过数值仿真验证了所提的自适应滑模控制策略能够有效地对执行器故障工况下的往复式压缩机气量调节系统进行自愈调控,为系统的稳定性和鲁棒性提供保障。     

Research on gas leakage through suction valves of reciprocating compressor under varying load conditions

A research concerning the coupling conditions of gas leakage through suction valves and capacity regulation is performed in an industrial reciprocating compressor.Both internal flow and thermodynamic characteristic are discussed in detail.The results show that the capacity of compressor can be regulated steplessly by controlling suction valve closure moment.And then the quantitative relationship between the capacity load and the closing angle of suction valve is revealed.The capacity load and valve leakage rate show obvious different features in P-V diagrams,which makes it easier to define appropriate features for detecting cracked or broken reciprocating compressor valves under varying load conditions.A set of curves of compression work and discharge gas mass are obtained and a method for rating thermal performance of a compressor is presented using these curves.     

利用模式识别技术提高燃烧激励响应信号信噪比

针对实测缸盖表面振动信号中的耦合低频干扰信号,提出了在内燃机曲轴转角域建立往复惯性力激励响应信号模型的方法,利用模式识别技术辨识模型参数,剔除往复惯性力激励的影响,以提高燃烧激励响应信号的信噪比,并利用195型单缸柴油机的测试结果对所提出的方法进行验证.结果表明:选用压缩过程初期的数据进行模型参数辨识、采用4阶模型描述往复惯性力激励响应信号可以获得较为理想的效果;而瞬时转速波动对模型参数辨识的影响不显著;采用模式识别技术剔除往复惯性力激励响应信号后,实测的振动速度信号与压力升高率信号在峰值压力前后角度域内的相关性明显提高,从而验证了所提出方法的有效性.     

离心压缩机环列叶栅叶片不稳定脉动力的确定

考虑了近叶片相互作用，首次推出了周期非定常来流作用下环列叶栅叶片上不稳定脉动力计算公式．利用此方法可确定在叶轮叶片粘性尾迹作用下扩压器叶片上所受的不稳定脉动力．由计算公式可计算出叶轮结构参数、气流参数、扩压器叶片几何参数、扩压器叶片气流攻角等对扩压器叶片上不稳定脉动力的影响，为设计低噪声离心压缩机、通风机提供理论依据．     

往复式压缩机气阀阀片的动态气体力的测定方法和实验装置

本文提出了一种测量和计算往复式压缩机气阀阀片所受动态气体力的方法,首次在运转的往复式压缩机上测得了阀片所受动态气体力。还介绍了实验用气阀的设计、实验装置和有关的实验测试技术。     

活塞式压缩机弹性曲轴——滚动轴承系统动力学分析

以某W型活塞式压缩机的曲轴-滚动轴承系统为研究对象,利用动力学仿真软件ADAMS,研究了额定工况作用下弹性曲轴一滚动轴承系统的动力学行为。首先,在有限元软件ANSYS中建立弹性曲轴的有限元模型。其次,利用Hertz公式和超静定问题的解法（力法）推导出滚动轴承受力与变形关系的计算公式并得到数值解。最后,在ADAMS软件中建立弹性曲轴-滚动轴承系统动力学仿真模型,仿真求解并得到相应的动力学响应。所得到的计算结果对进一步了解压缩机动力学性能和主轴承设计有指导作用。     

往复式压缩机活塞杆可靠性设计方法研究

基于可靠性设计理论,提出了一种针对往复式压缩机活塞杆的疲劳强度可靠性设计方法。首先,依据热力学与动力学原理,分析了一个循环周期内压缩机传动机构的受力情况;而后,采用传统强度校核方法对活塞杆进行疲劳强度分析,找出造成其疲劳失效的"薄弱环节";然后,根据"薄弱环节"几何尺寸、加工工艺和材料强度等参数的随机性,利用应力-强度干涉模型建立活塞杆的极限状态方程,计算其疲劳强度可靠度。最后,综合考虑各参数对可靠度的影响及控制的难易程度,确定设计参数(尺寸、工艺、材料等信息),为活塞杆的设计提供理论依据。     

Methods for large reciprocating compressor capacity control: A review based on pulse signal concept

Large reciprocating compressors are important equipment used in a wide range of process industries. Most of these compressors have huge power requirements and their capacity often needs to be regulated. Advanced technologies in compressor capacity control are effective approaches for saving large amounts of energy in process industries. This paper reviews the basic theories and the state of the art of the capacity control technologies. In particular, a compressor working procedure is first presented using an analogy to the pulse signal concept. Compressor capacity control methods are classified into pulse frequency modulation and pulse amplitude modulation from a perspective of pulse signal processing. The mechanisms and feasibility of some important methods, including dead volume variable control, partial-stroke and full-stroke suction valve opening, are reviewed. Based on the pulse signal concept, a duty cycle regulation method for capacity control is introduced, and the performance and implementation of the new method are compared with those of the existing suction valve opening methods. The duty cycle regulation method has integrated advantages over the other methods in terms of regulating precision, pressure stability, energy saving and reliability. All the suction valve opening methods can cause gas reflux, resulting in the so-called breathing effect. The breathing effect has negative effects on regulation performance and compressor security, which needs further investigation in the future.     

往复式开关磁阻直线电机的效率最大化控制

为了提高直线压缩机的效率,在对一台往复式开关磁阻直线电机驱动的直线压缩机进行运动特性分析、损耗(尤其是铁耗)分析以及驱动参数测试的基础上,提出了一种以黄金分割算法为重要组成的电机效率最大化综合控制策略.该控制策略具有不依赖系统的模型和参数、简单易于实现等优点,尤其适用对参数变化和模型复杂难以确定的非线性系统进行控制.该控制策略不仅能对电机的行程和平衡位置进行控制,而且能在线快速搜索最大效率工作点,进而提高电机的运行效率.实验结果表明了该控制策略是正确且有效的.     

基于时频图像GLCM-HOG特征的往复压缩机故障诊断

往复压缩机的故障诊断技术能够为工业生产提供有效保障,针对传统方法诊断准确率不高的问题,提出了一种基于振动信号时频图像灰度共生矩阵-方向梯度直方图(GLCM-HOG)特征融合的往复压缩机故障诊断方法.首先,采用小波变换的方法处理往复压缩机的振动信号,生成时频图像;其次,利用灰度共生矩阵(GLCM)和方向梯度直方图(HOG)的方法提取时频图像特征,融合构建GLCM-HOG特征;最后,将融合特征输入支持向量机(SVM)进行分类,以判别往复压缩机的运行状态.实验结果表明,所提方法对设备的状态识别准确率可以达到92.33％,能够实现往复压缩机的准确诊断.     

提高开启式2F48型活塞式制冷压缩机性能的研究

本文通过对2F4.8制冷压缩机热力过程的计算机模拟,获得气阀参数对压缩机热力性能影响的数据资料,以改进气阀结构。经过试验证明,可提高压缩机制冷量和性能系数10%以上。     

天然气发动机驱动制冷机组能量调节实验研究

利用改装的天然气发动机与活塞式冷水机组建立了实验台.采用发动机转速与压缩机卸缸相结合的能量调节方法,对其制冷性能进行了实验测试与分析,实现了分段的连续能量调节.实验结果表明与电动冷水机组相比,天然气发动机驱动的制冷机组具有较好的部分负荷特性.     

往复式压缩机故障信息模糊二元树诊断方法研究

结合图论理论和局域波理论,提出了一种基于模糊图的往复式压缩机故障诊断方法.首先将往复式压缩机故障信号进行局域波时频处理,根据系统的故障状态-特征表,找出最大故障信息量特征群.基于图论理论建立最大故障信息量模糊图,通过对模糊图的分析,找出可以进行匹配的路径信息量最大的部件.该方法应用于某往复式压缩机故障诊断中,具有一定的工程实用性.     

基于LabVIEW的大型往复式氢气压缩机组在线监测系统开发

往复式氢气压缩机组在线监测系统的开发主要是针对机组运行特点和现场要求而设计的,通过对机组进行在线监测,可以实时掌握机组运行状态和变化趋势,为实现预知维修及机组的高效运行提供了可靠保障。该开发系统介绍了利用虚拟仪器(VI)技术的软件开发平台LabVIEW,对大型往复式氢气压缩机组实施在线监测的整体设计方案和软件设计。     

基于Kriging模型的数据拟合及多场耦合动力学特性分析

航空发动机日益向高负荷、高效率和高可靠性的趋势发展,使得多物理场耦合问题越来越受到重视.以某型航空发动机压气机的叶盘系统为研究对象,采用循环对称分析法,建立了其单扇区三维流场和结构模型.考虑前一级静叶尾迹的影响,模拟了压气机内部的三维流场.基于Kriging模型实现了流场气动、温度载荷向结构场的传递,并讨论了气动、温度、离心力的耦合作用对压气机叶盘系统的疲劳寿命的影响.结果表明:利用Kriging模型进行多场耦合界面载荷数据的传递可以满足多场耦合动力学的计算要求.在低压压气机中,离心力载荷对叶盘系统的变形、应力起到主要作用,气动压强、温度载荷引起的弯曲应力可以抵消一部分离心力载荷引起的弯曲应力,但温度载荷会使得叶盘系统的最大变形增加.     

等离子体气动激励改善低速叶栅性能数值仿真

针对低速条件下等离子体气动激励抑制压气机叶栅吸力面流动分离进行研究.将表面介质阻挡放电等离子体气动激励对流场的作用等效为体积力和热的作用,并考虑等离子体温升对流体热物理性质的影响,建立了等离子体气动激励的数学模型.通过求解电势和电荷方程得到等离子体气动激励诱导的体积力和热功率密度分布函数,通过实验数据拟合得到物性参数函数,分别作为方程源项和系数加入到Navier-Stokes方程中求解.应用模型研究了等离子体激励在不同来流速度、攻角和激励强度下对压气机叶栅性能的影响.数值仿真结果表明:在马赫数为0.05、攻角为2°的情况下,施加等离子体激励后,分离点由65.09％弦长处后移到79.4％弦长,气流转折角增加0.8°,最大总压损失系数减小了7.4％,尾迹宽度减小了12％.来流速度增大激励效果会减弱,来流攻角的改变对激励效果有影响,激励强度增大对流动分离的抑制效果有明显改善.     

文23储气库增压系统性能模拟及优化研究

文23储气库是目前中国已投运的最大储气库之一，主要负责华北地区市场季节调峰和应急供气任务。以文23储气库注气增压系统为研究对象，以实现增压系统节能降耗和提高工艺水平为目标，建立了增压系统往复式压缩机性能模拟计算模型，并利用Java语言开发了相应的模拟计算程序。在此基础之上，针对增压系统所采用的3种厂家压缩机设备，分别开展了相同工况下各厂家压缩机性能对比模拟计算和工况参数变化对压缩机性能影响模拟计算。模拟计算发现，相同工况下厂家A压缩机具有最高的容积流量和单位能耗。此外，在参数变化对压缩机性能影响方面，一级进气压力升高1 MPa将导致单位能耗降低75 ${\rm {kW \cdot h}}$/(${\times 10^4} {{\rm {Nm}}^3}$)，末级排气压力升高1 MPa将导致单位能耗升高17 ${\rm {kW \cdot h}}$/(${\times 10^4} {{\rm {Nm}}^3}$)，一级和二级进气温度的升高则都将导致单位能耗的小幅度升高。根据模拟分析结果提出了相应的压缩机开机方案优化措施和压缩机工况参数优化措施。研究充分结合了文23储气库增压系统的实际运行特点，所获得的研究结果对储气库现场运行工艺具有重要的指导意义。     

往复式压缩机管系的振动分析及控制措施

本文分析了往复式压缩机管系的特点、管道振动的机理与对策,介绍了振动分析所使用的美国AP1618等控制标准,并提出了管道压力脉动控制措施及振动控制措施。     

不同安装位置下主动阻尼装置对管道振动的控制效果研究

在设备运行过程中，管道经常会产生振动问题，给设备的安全运行带来严重的隐患。针对管道振动问题，采用主动阻尼装置，通过惯性作动器向振动管道系统施加作动力，实现了对管道振动的主动控制。以某化工企业往复式压缩机出口管线25 Hz的振动为例，搭建门型管道振动实验台进行实验，利用SAP2000软件模拟仿真了主动阻尼装置的减振效果。实验研究了惯性作动器在不同安装位置时主动阻尼装置对管道振动的控制效果，探究了惯性作动器的安装位置对管道系统振动控制效果的影响规律。通过对比惯性作动器安装在所选取的4个位置时的减振效果，得出当作动器安装在振动最大的位置上时，主动阻尼装置对管道整体的减振效果最好。     

井眼轨迹参数对钻头侧向力的影响规律研究

为了研究井眼轨迹参数对钻头侧向力的影响规律对现场井眼轨迹的有效控制 ,利用专用软件SABHA探讨了已钻井眼轨迹参数对钻头侧向力的影响 .结果表明 ,井斜角的影响表现为在不同的井斜角条件下 ,所研究的 BHA具有不同的造斜能力 ,而且这种造斜能力随井斜角的增加在相应提高 .弯曲平面倾角和井眼曲率的有机结合可以很好的描述井眼轨迹空间形状对钻头侧向力的影响 .当弯曲平面倾角为 0°时 ,钻头上的方位力近似为零 ,而当弯曲平面倾角为 90°或 2 70°时 ,钻头上的方位力很大 .表明当不考虑地层因素的影响时 ,井眼的弯曲平面倾角及弯曲程度是产生钻头方位力的一个主要因素 .在现场井眼轨迹控制过程中 ,应充分考虑这一特点