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基于SCADA数据驱动的风电机组故障预警及诊断研究

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基于SCADA数据驱动的风电机组故障预警及诊断研究

作者：薛品轩河北大学

学位级别：硕士

风力发电因其效率高、环保及可持续性强等显著优点,在新能源领域已经占据一席之地。受国家双碳战略目标推动,风电行业进一步加速发展。随着风电机组装机数量增加,机组维护问题成为风电场管理中的重要问题。数据采集与监视控制系统(Super... 详细信息

风力发电因其效率高、环保及可持续性强等显著优点,在新能源领域已经占据一席之地。受国家双碳战略目标推动,风电行业进一步加速发展。随着风电机组装机数量增加,机组维护问题成为风电场管理中的重要问题。数据采集与监视控制系统(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA),可以获得丰富的风力发电机组历史运行数据,深度分析这些数据能够帮助机组及早预警可能发生的故障。本研究采用多种异常检测算法清洗SCADA系统数据,并运用机器学习技术对其关键部件进行故障预测与诊断,为风电行业的发展提供技术支持。首先,针对风电机组运行过程中会产生异常数据的问题,根据风电机组“风速-功率”散点图异常值分布特征,研究了基于密度的空间聚类(Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise,DBSCAN)算法、局部离群因子(Local Outlier Factor,LOF)算法和k均值聚类算法(k-means clustering algorithm,k-means)对SCADA数据的异常数据识别。本文在DBSCAN算法的基础上提出正常功率区间异常值检测算法。实验结果显示,相比单一算法的检测效果有提高,本文提出的异常值处理方法能够适用于风电机组SCADA系统的异常值处理。其次,针对风电机组关键部件故障诊断问题,提出一种基于混合策略灰狼优化算法(Hybrid algorithm of Grey Wolf Optimizer,HGWO)优化极端梯度提升(e Xtreme Gradient Boosting,XGBoost)的故障诊断方法。该方法通过HGWO优化算法寻找XGBoost模型的最优超参数,实现了对故障诊断模型算法参数的高效寻优,为了分析系统故障与监测变量之间的关系,分别构建了风电机组正常运行和子系统发生故障的数据集,使用XGBoost分类模型,实验验证了机组关键系统故障与监测变量之间的相关性,实现了风电机组的故障诊断。最后,针对风电机组关键部件故障预警问题,研究了非线性状态评估技术(Nonlinear State Estimate Technology,NSET)在齿轮箱、发电机和液压系统中的应用,在构建预测模型中,利用马氏距离来量化每个监测变量的偏离程度,并结合SPC理论,在方法中设定报警和告警限值来判断部件异常。通过实验验证模型有效性,实验证明了故障预测模型在实际应用中的可行性,展示了其在提前识别和预防风电机组故障方面的显著优势,从而为风电场的运维管理提供了有力的技术支撑。

关键词：风电机组故障预警非线性状态估计极端梯度提升灰狼优化算法

板栗黄化皱缩病植原体空间分布及综合防治效果

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板栗黄化皱缩病植原体空间分布及综合防治效果

作者：赵德轩河北科技师范学院

学位级别：硕士

板栗黄化皱缩病在我国北京怀柔地区首次发现,近年在冀东北地区也有发生,该病害传播速度非常快,感染的栗树树势衰弱,出现栗果变小、皱,甚至不结果,对当地的栗农造成了严重的经济损失。本文对板栗黄化皱缩病病菌植原体在板栗树枝条上的分... 详细信息

板栗黄化皱缩病在我国北京怀柔地区首次发现,近年在冀东北地区也有发生,该病害传播速度非常快,感染的栗树树势衰弱,出现栗果变小、皱,甚至不结果,对当地的栗农造成了严重的经济损失。本文对板栗黄化皱缩病病菌植原体在板栗树枝条上的分布情况、不同物候期叶片植原体的携带情况、病害对果实品质的影响以及综合防控后病树和健康树下土壤元素含量以及酶活性变化进行了研究,旨在为病害防控提供理论依据。本文具体研究结果如下:(1)植原体分布情况对输液治疗和未治疗的栗树进行不同部位和不同物候期叶片植原体的检测,结果表明:输液两年栗树检出率最低,感病栗树检出率最高;在枝条上端叶片和果实成熟期的叶片植原体检出率最高,在下端的检出率最低。治疗一年、治疗两年以及未治疗的栗树检出率随着物候期的变化而变化,在萌芽期叶片中未检出植原体,从芽轴伸长期开始检测到植原体的存在,到果实成熟期检出率最高。(2)板栗黄化皱缩病对板栗坚果品质的影响为探讨板栗黄化皱缩病对板栗坚果品质的影响,分析了健康栗树和病树的叶片在矿质元素、总酚、类黄酮含量、内在品质、表型形状以及外观情况的差异,结果表明:感病果实N、P、K、Ca、S、Mg含量均比健康果实高。感病坚果中的总酚含量以及类黄酮含量比健康坚果高。病株栗蓬和坚果均小于健株。(3)综合防治板栗黄化皱缩病对土壤理化性状的影响对感染黄化皱缩病的栗树进行树下施肥和树上盐酸四环素输液一年和两年综合防控处理,与健康板栗树进行土壤元素含量和土壤酶活性变化的比较,结果表明:在土壤元素指标中经综合防控后的栗树K、P、Cr、Ni、Ti含量变化尤为明显,酶活性指标中,以感病相比,综合防控两年的板栗树硝酸还原酶提高了170.84%,影响最为显著。

关键词：板栗黄化皱缩病植原体空间分布坚果品质土壤理化性状

可降解PBS/陈皮粉共混材料的制备及性能研究

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可降解PBS/陈皮粉共混材料的制备及性能研究

作者：张雅轩长春工业大学

学位级别：硕士

伴随着时代的发展,我们亲眼见证了传统石油基高分子材料在各个行业中的繁荣景象,但其产生大量的废弃物在自然界中难以降解,不断的累积加剧了对环境的污染。为了应对这一挑战,生物可降解高分子材料应运而生。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)因其... 详细信息

伴随着时代的发展,我们亲眼见证了传统石油基高分子材料在各个行业中的繁荣景象,但其产生大量的废弃物在自然界中难以降解,不断的累积加剧了对环境的污染。为了应对这一挑战,生物可降解高分子材料应运而生。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)因其所拥有良好可降解性、生物相容性而广受研究人员的关注。但是,PBS生产价格过于昂贵且机械性能差等缺陷阻碍了其在应用领域的拓展。针对这些问题,本文采取了陈皮粉(OPP)和聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)对PBS进行改性,旨在不牺牲材料综合性能的前提下,利用生物废料降低材料的生产成本。以下为具体工作内容:(1)采用熔融共混的方式,以PBS为基体,不同尺寸的陈皮粉(OPP)为增强填料,制备了一系列PBS/OPP复合材料。探讨了OPP尺寸、改性方式及添加量对PBS复合材料力学性能、加工性能、降解性能等的影响。结果显示:随着陈皮粉尺寸的不断降低,材料的力学性能呈现先增大后减小的趋势,且当陈皮粉的尺寸为200μm时材料的性能最佳,冲击强度为38.9 J/m,与250μm相比提升了5.2%。使用碱(Na OH)和硅烷偶联剂(KH560)单一处理后的陈皮粉复合材料与未经处理的陈皮粉相比,力学性能优化程度较为明显,且经过两者共同处理后的复合材料性能更为优异。其中,PBS/MOPP(95/5)的冲击强度与PBS/UOPP(95/5)相比提升了14.89%,同时随着陈皮粉在复合材料中添加量的不断增加,弹性模量也呈现不断升高的趋势,PBS/MOPP(70/30)复合材料的弹性模量为1101 MPa,与纯PBS相比提升了126.5%,材料的刚性得到了显著提高;对材料进行流变性能测试可以发现,复合材料的储能模量、损耗模量和复数粘度随着陈皮粉添加量的增多而表现出不同程度的增长趋势,分别提升了115.02%、67.3%、25.8%,可加工性显著提升;对材料进行微观观察发现,改性的陈皮粉,尤其是经过共同改性的陈皮粉作为填料与PBS基体的相容性最好,表面没有明显的团聚现象且拉伸断面的陈皮粉颗粒更为完整;通过酶降解法对复合材料进行测试后发现,陈皮粉的加入促进了PBS复合材料的降解,前12 h的降解速率与纯PBS相比提升了57.08%,进一步的验证了陈皮粉加入后制备的复合材料可降解性更为良好。(2)引入甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和PBAT接枝的聚合物PBAT-g-GMA作为材料之间的“桥梁”能够提高两相的界面结合力,进一步使材料的性能得到了提高。以GMA添加量为变量,固定引发剂(DCP)的用量制备了一系列聚合物并对其进行了接枝率的测试分析,以此确定了聚合物中最优GMA添加量为10%。随后制备一系列不同PBAT-g-GMA和MOPP添加量的PBS/MOPP/PBAT-g-GMA复合材料。结果表明:固定PBS/MOPP为85/15时,PBAT-g-GMA的加入能够有效提升复合材料机械性能,且随着PBAT-g-GMA添加量的不断升高,冲击强度也随之不断增加,当添加量为50%时,与PBS相比提升了179.16%。当固定PBS/PBAT-g-GMA为70/30时,随着MOPP的不断加入,冲击强度呈现下降的趋势;通过流变测试后的数据分析可以发现,随着PBAT-g-GMA添加量的增加,储能模量、损耗模量、复数粘度分别提升了634.06%、139.66%、66.01%。随着MOPP不断增大,储能模量、损耗模量、复数粘度分别提升了172.46%、216.25%、83.03%,这说明加入PBAT-gGMA后,材料的加工性能并没有受到影响,且存在着一定程度的提升;进一步对材料微观形貌进行观察分析,能够明显的发现加入PBAT-g-GMA后材料的冲击断面呈现韧性断裂的特征,但MOPP加入过多后,断面处可以观察到因分散性不足而产生的较为明显的团聚现象;对复合材料进行降解性测试分析得知,PBAT-g-GMA的不断加入同样能够对降解行为产生较为积极的影响,降低复合材料在自然界中的降解周期。

关键词：聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 陈皮粉(OPP) 聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT) 机械性能界面相容性

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锂离子电池多孔硅负极材料制备及工艺优化

无机盐工业 2024年第5期56卷 31-38页

作者：赵添婷朱德伦杨林周鑫磊台州职业技术学院浙江台州318000 上海大学上海200444

为了有效改善硅基负极材料的性能及降低制备成本,以微米级单质硅为原料,通过金属辅助化学刻蚀法制备多孔硅负极材料,该方法步骤简单可控、成本低廉,易于大规模生产。采用场发射扫描电镜和电池测试系统,对比分析不同工艺参数下制得的硅... 详细信息

为了有效改善硅基负极材料的性能及降低制备成本,以微米级单质硅为原料,通过金属辅助化学刻蚀法制备多孔硅负极材料,该方法步骤简单可控、成本低廉,易于大规模生产。采用场发射扫描电镜和电池测试系统,对比分析不同工艺参数下制得的硅负极材料的形貌和性能差异,从而进行工艺优化,并得出较优的工艺参数:Ag NO_(3)浓度约为0.015 mol/L、伽伐尼反应时间选择1~4 min、刻蚀剂中C_(HF)/(C_(H_(2)O_(2))+C_(HF))为70%~90%。在合适的工艺参数下制备的多孔硅负极材料电化学性能明显优于硅负极材料,在0.5C倍率下循环50次后容量仍有1 130.7 m A·h/g,在2C、5C的倍率下仍有929、669 m A·h/g的较高比容量。该方法得到的多孔硅负极材料能够有效缓解单质硅负极材料体积膨胀严重和导电性差的问题,从而有效提高其电化学性能。

关键词：锂离子电池负极材料多孔硅金属辅助化学刻蚀

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保定市大气微塑料污染特征及其生态风险评估

保定市大气微塑料污染特征及其生态风险评估

作者：杨勇轩河北大学

学位级别：硕士

大气微塑料（Atmospheric Microplastics,AMPs）是指在大气环境介质中存在的尺寸春季≈秋季>夏季,DAMPs丰度总范围为510-2184 n·m-2·d-1,平均丰度为1141±436 n·m-2·d-1。使用光学显微镜观察和ATR-FTIR鉴定分析,发现DAMPs形态以纤... 详细信息

大气微塑料（Atmospheric Microplastics,AMPs）是指在大气环境介质中存在的尺寸春季≈秋季>夏季,DAMPs丰度总范围为510-2184 n·m-2·d-1,平均丰度为1141±436 n·m-2·d-1。使用光学显微镜观察和ATR-FTIR鉴定分析,发现DAMPs形态以纤维状为主,颜色以透明色为主,聚合物类型以PET、PA6和PE为主。降雨、严重天气污染以及强风等自然因素均会促进DAMPs的沉降。通过对比DAMPs的丰度与当天气象因子(AQI、PM2.5、PM10)之间的关系发现,不同季节的DAMPs沉降通量与气象因子之间均呈现正相关的线性关系。2.不同功能区沉积AMPs的污染特征及其影响因素。不同功能区之间的沉积AMPs丰度存在明显差异,高人流量的高速公路的平均丰度高达313699±53263 n·m-2,远远大于其他功能区。不同功能区之间的形态均以纤维状为主,颜色均以透明色为主,尺寸大多集中在<200μm的范围内,聚合物类型以PP和PET为主,部分点位的轮胎磨损颗粒较多。沉积AMPs受人类因素影响较大,大部分功能区在假期前后沉积通量变化较大且在假期结束时达到最高值,小部分功能区如郊区,由于远离人类活动范围,其前后丰度变化不大。受地形空旷及风力等自然因素影响,高速铁路的AMPs沉积通量要远低于其他功能区。3.保定市AMPs的生态风险评估。使用污染负荷指数模型（PLI）评估保定市主城区内AMPs的污染负荷情况,研究发现保定市DAMPs属于中度污染,功能区沉积AMPs主要以中度污染为主,高速铁路、公园和居住区存在轻度污染,高速公路出入口处存在重度污染;使用潜在生态风险指数模型（PERI）评估保定市AMPs的单一与综合聚合物的潜在风险,从单一聚合物来看,因其毒性系数不同,PVC、PMMA以及部分功能区内轮胎颗粒的潜在风险较高,综合来看,城区内有较危险的DAMPs的潜在风险;不同功能区中郊区的潜在风险最为严重。

关键词：大气微塑料保定市空间分布污染特征影响因素风险评估

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基于虚幻引擎的虚拟人肢体物理模拟方法研究

基于虚幻引擎的虚拟人肢体物理模拟方法研究

作者：轩玉北京邮电大学

学位级别：硕士

考虑多重不确定性的含氢综合能源系统低碳经济优化

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考虑多重不确定性的含氢综合能源系统低碳经济优化

作者：李墨轩南昌大学

学位级别：硕士

为实现“双碳”目标,推动能源经济低碳转型,我国将加快规划建设新型能源体系。随着大量新型能源装机并网,利用综合能源系统(Integrated Energy System,IES)将不同类型的能源耦合利用,实现高比例清洁能源的消纳,同时降低能源利用过程中... 详细信息

为实现“双碳”目标,推动能源经济低碳转型,我国将加快规划建设新型能源体系。随着大量新型能源装机并网,利用综合能源系统(Integrated Energy System,IES)将不同类型的能源耦合利用,实现高比例清洁能源的消纳,同时降低能源利用过程中的碳排放有着重要的研究意义。基于以上背景,本文聚焦于低碳优化与经济优化问题,对IES的优化展开了深入的研究,为构建高效、环保、可靠的IES提供了理论支持和实践指导。为更好地求解IES模型,得到更精确的模型优化结果。本文首先建立了包含电能系统、热能系统、天然气系统和能源耦合系统的传统的IES模型。接着,基于模拟退火对猎食者算法(Hunter Prey Optimization,HPO)进行了改进。最后,通过和HPO算法的求解结果进行对比,验证了算法改进的有效性,改进后的算法保留了HPO算法快速求解的优势,并将求解结果由原本的局部最优值优化了0.66%。为降低IES的碳排放提高新能源消纳率,本文以氢能作为新型清洁能源的代表,建立了一种联合碳捕集的含氢综合能源系统(Hydrogen with Carbon Capture Integrated Energy System,HCC-IES)。该系统通过碳捕集系统(Carbon Capture System,CCS)和氢能系统的互补利用,在扩充能源输入的同时,实现了部分碳在系统内的循环。最终,通过某区域数据仿真结果验证,本文所建立的HCC-IES模型,对比的传统IES模型,降低了40.3%的综合成本,降低了82.8%的碳排放成本,提升系统新能源消纳率到96.1%。为进一步优化系统经济性,贴近系统运行真实情况,考虑不确定性的影响。本文提出了一种考虑多重不确定性的HCC-IES优化模型,在有效预测HCC-IES运行状态的基础上,对源-荷双侧不确定性分别采用动态鲁棒优化方法和基于拉丁超立方抽样的随机优化方法进行描述。最终,通过算例仿真对比验证,本文所提出的模型对比确定性模型总成本降低了7.5%,该模型在保留结果经济性的同时,保证了结果的可靠性。

关键词：综合能源系统不确定性氢能利用经济优化低碳优化

热老化作用下飞机典型线缆热解与阻燃特性研究

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热老化作用下飞机典型线缆热解与阻燃特性研究

作者：梁玉轩中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

电线电缆作为飞机电气互联系统（EWIS）中重要的组成构件,其性能表现与飞机运行安全紧密相关。老化是线缆工作过程中不可避免的损坏形式,随着飞机服役年限的增长,许多从未更换过的线缆面临老化风险,以聚四氟乙烯为典型的含氟聚合物飞机... 详细信息

电线电缆作为飞机电气互联系统（EWIS）中重要的组成构件,其性能表现与飞机运行安全紧密相关。老化是线缆工作过程中不可避免的损坏形式,随着飞机服役年限的增长,许多从未更换过的线缆面临老化风险,以聚四氟乙烯为典型的含氟聚合物飞机线缆,其老化过程漫长、复杂且不易察觉。火灾是严重影响飞机运行安全的重大事故,线缆作为可燃物,其在老化作用后阻燃性能的下降,容易造成火灾的进一步扩大。同时,线缆在过载电流作用下,线芯导体可作为热源加速绝缘的老化进程,当高倍过载甚至短路时亦可引发火灾。针对上述问题,本文对飞机典型聚四氟乙烯线缆进行200℃下为期10天的加速热老化处理,开展老化前后试样热解特性与阻燃特性的系统性分析,获取热解动力参数与燃烧性能参数。总结3种截面线缆在不同过载电流场景下温升特性及着火表现,分析过载电流对线缆老化的促进影响,主要结论如下:针对热解特性,热老化作用降低了聚四氟乙烯绝缘材料的热稳定性,使得其在低升温速率下,初始热解温度显著提前。老化试样热解过程平均活化能与最大反应活化能均较未老化试样有所降低。在模式函数法计算活化能过程中,综合考虑实验曲线与标准曲线的匹配度,确定Avremi-Erofeev方程最概然机理函数。针对阻燃特性,老化试样较未老化试样引燃过程各阶段发生时间均提前,基于热厚型点燃时间模型计算了老化前后试样临界热流为42.75 k W/m与40.98 k W/m。未老化线缆和老化线缆热释放速率均随外加辐射热流强度升高而增大,且老化线缆具有较高的热释放速率峰值。从产烟率的变化中推断,热老化使得线缆点燃时间提前的主要因素可能是可燃气体释放时间的前移。针对过载电流下的温升特性,利用单指数函数对3种截面线缆导体温升曲线进行拟合,得出各项拟合参数均与加载电流倍数近似成直线关系。在低倍过载下线芯导体不会对绝缘层产生破坏,绝缘层厚度对老化有一定的促进作用。在高倍过载下通电瞬间可造成线缆发生形变,直接造成老化,甚至失效。基于理论温升方程,拟合热老化前后线缆绝缘层温升与电流关系,得出老化线缆温升系数增大,表明老化影响了线缆绝缘层的总换热情况,热传导系数增大。

关键词：飞机线缆热老化热解特性阻燃特性过载电流

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西安YLX月子会所服务营销策略研究

西安YLX月子会所服务营销策略研究

作者：程子轩重庆交通大学

学位级别：硕士

我国在2021年7月正式发布了“三孩”政策,从国家政策层面看出了国家对生育的支持。加上国家对于母婴服务行业提供的一系列政策支持,使得国内母婴护理市场的需求量越来越大,月子中心的观念也已深入人心。然而,在新生儿人数减少、消费下... 详细信息

我国在2021年7月正式发布了“三孩”政策,从国家政策层面看出了国家对生育的支持。加上国家对于母婴服务行业提供的一系列政策支持,使得国内母婴护理市场的需求量越来越大,月子中心的观念也已深入人心。然而,在新生儿人数减少、消费下行等新背景下,月子中心的发展经历突然发展和下跌的影响,月子中心面临了许多新问题。例如,产品同质化严重;市场的进入门槛相对较低,竞争激烈;人员流失严重等等。本文从西安YLX月子会所的角度出发进行研究,首先运用PEST、波特五力分析模型以及SWOT分析对西安YLX月子会所所处的营销环境进行分析,然后使用问卷调查法,对潜在消费者进行调查,结合调查结果和数据显示,了解了消费者对于月子会所提出的服务需求、影响消费者购买行为产生的因素、核心需求和项目有哪些等。在调查问卷内容的基础之上,运用STP营销理论,对西安YLX月子会所进行市场分析,并指出当前西安YLX月子会所在服务营销管理方面存在的问题和不足。最终,根据存在的问题提出相应的改进方案和建议,不仅增强了文章的完整性,同时也提升了研究的实际应用价值。总而言之,通过本文的研究,可以有效提高西安YLX月子会所服务营销的有效性,进而达到帮助西安YLX月子会所更好地参与到市场竞争中,获得更强市场竞争、更大市场发展空间的目的。当然,也希望通过本文的研究,能够对其他月子会所服务营销问题的解决和优化起到一定的参考和借鉴价值。

关键词：月子会所服务差异化服务营销策略制定