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基于LightGBM的换流站消防泡沫管网故障诊断研究

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安全与环境工程 2025年

作者：张佳庆黄玉彪穆贵琳丁彦铭国网安徽省电力有限公司电力科学研究院电力火灾与安全防护安徽省重点实验室(国家电网公司输变电设施火灾防护实验室) 中国地质大学(武汉)工程学院

为提高换流站消防泡沫管网系统维护效率、及时发现故障问题，基于实验结果验证数值模拟准确性后，构建数据库，建立基于LightGBM方法的故障诊断模型，并使用GridSearchCV找到最佳超参数组合，提高模型性能。结果表明：不同故障类型（管... 详细信息

为提高换流站消防泡沫管网系统维护效率、及时发现故障问题，基于实验结果验证数值模拟准确性后，构建数据库，建立基于LightGBM方法的故障诊断模型，并使用GridSearchCV找到最佳超参数组合，提高模型性能。结果表明：不同故障类型（管道泄漏、泵故障、阀门损坏、管道堵塞）、故障位置的工况数据，流量、压力变化差异显著，所建立的故障诊断模型准确率可达93.08%，模型性能较好。因此，使用基于LightGBM的故障诊断方法有助于换流站消防泡沫管网系统故障诊断，并且能够为其他相似复杂系统的故障诊断提供参考。

关键词：泡沫管网 LightGBM 仿真模拟故障诊断机器学习

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硬脂酸包覆铝粉爆炸火焰传播机理研究

爆炸与冲击 2025年

作者：黄钰雄郭瑞秦江牛艳杰徐畅张新燕山东科技大学安全与环境工程学院西安科技大学安全与科学工程学院山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地青岛市生产安全火灾事故智能控制工程中心

为了探究包覆铝粉爆炸火焰发展演化规律与传播机理，本文采用溶剂蒸发法制备了壳-核结构硬脂酸包覆铝粉（SA@Al），应用改进的哈特曼管，实验研究了粉尘云浓度对5%、10%与15%包覆浓度SA@Al粉尘爆炸火焰传播特性的影响；同时应用CHEMKIN... 详细信息

为了探究包覆铝粉爆炸火焰发展演化规律与传播机理，本文采用溶剂蒸发法制备了壳-核结构硬脂酸包覆铝粉（SA@Al），应用改进的哈特曼管，实验研究了粉尘云浓度对5%、10%与15%包覆浓度SA@Al粉尘爆炸火焰传播特性的影响；同时应用CHEMKIN模拟分析其气相爆炸反应动力学特征，进而揭示SA@Al爆炸火焰传播机理。结果表明，随粉尘云浓度增大，5%、10%和15%包覆浓度SA@Al粉尘爆炸火焰饱满度与连续性均先增强后减弱，平均火焰传播速度均呈先增大后减小的趋势，当粉尘云浓度为500 g/m3时火焰传播速度均达到最大。相比而言，纯铝粉爆炸火焰传播速度在750 g/m3时达到最大，表明硬脂酸包覆层促进了铝粉爆炸火焰的传播。此外，各粉尘云浓度下，10%包覆浓度SA@Al爆炸火焰最剧烈，平均火焰传播速度最大。SA@Al爆炸火焰升温主要包括两个阶段，快速升温阶段R2、R11和R10的温度敏感性较高，缓慢升温阶段R5、R11的温度敏感性较高。粉尘云浓度对缓慢升温阶段温升速率影响显著，使得500 g/m3时SA@Al的爆炸平衡温度最高。硬脂酸包覆层的燃烧促进了铝核的氧化，使爆炸反应得以强化，但过高的粉尘云浓度会导致O自由基受限，在一定程度上削弱反应强度。

关键词：包覆铝粉爆炸粉尘云浓度火焰传播化学反应动力学

高高原低气压环境对锂离子电池循环性能的影响

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北京航空航天大学学报 2022年第10期48卷 1883-1888页

作者：谢松平现科巩译泽中国民用航空飞行学院民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室广汉618307

随着锂离子电池在中国高高原地区及机场的应用,其在高海拔低气压环境下的循环性能及老化机制成为一个亟须解决的问题。对此,在96 kPa-25℃(常温常压)及60 kPa-25℃(常温低压)环境下,通过电池健康状态、直流放电内阻、电化学阻抗、容量... 详细信息

随着锂离子电池在中国高高原地区及机场的应用,其在高海拔低气压环境下的循环性能及老化机制成为一个亟须解决的问题。对此,在96 kPa-25℃(常温常压)及60 kPa-25℃(常温低压)环境下,通过电池健康状态、直流放电内阻、电化学阻抗、容量增量及微分电压曲线等电池电化学特征参数对NCM523软包锂离子电池的老化行为进行了分析。研究表明:60 kPa低气压环境加速了锂离子电池老化进程,电池内部结构受60 kPa低气压应力影响,致使电池欧姆阻抗和电荷转移阻抗较常压工况分别增加6.22%和45.76%,锂脱嵌反应受限,电池界面动力学衰退;因电池阻抗增大造成以正极活性锂离子损失主导的循环容量加速衰减,电池健康状态衰减率较常压工况高3.08%。

关键词：锂离子电池高高原低气压老化机理特征参数

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热表面上附壁燃料液滴蒸发特性实验

清华大学学报（自然科学版） 2024年第9期64卷 1597-1607页

作者：代尚沛贾旭宏田威丁思捷张晓宇汤婧朱新华中国民用航空飞行学院民航安全工程学院民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室广汉618307

泄漏或溢出的液体燃料接触到热表面会引起火灾。为减少此类火灾事故,该文研究了燃料液滴在热表面上的蒸发模式和传热机制。利用玻璃恒温加热板模拟热表面实验,研究了乙酸、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、正庚烷和环己烷的热蒸发行为。采用红外... 详细信息

泄漏或溢出的液体燃料接触到热表面会引起火灾。为减少此类火灾事故,该文研究了燃料液滴在热表面上的蒸发模式和传热机制。利用玻璃恒温加热板模拟热表面实验,研究了乙酸、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、正庚烷和环己烷的热蒸发行为。采用红外成像技术和体积估计法分析实验数据,揭示了不同液滴表面的各种热流型和形成机理。乙酸和乙醇液滴表面观察到热流波(hydrothermal waves, HTWs)和Bénard-Marangoni(B-M)流胞;丙酮和乙酸乙酯液滴表面观察到环状热流型;正庚烷液滴表面没有发现明显热流型,而环己烷液滴表面发现了双涡轮热流型。发现分子间氢键的形成和断裂与HTWs和Marangoni流胞的形成有关,液滴的蒸发速率主要由饱和蒸气压决定。实验结果表明:热流型对蒸发速率具有明显促进作用。

关键词：液体燃料附壁液滴热流型热表面蒸发速率

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辐射对流散热下大尺寸三元锂电池热模型

中国安全科学学报 2023年第6期33卷 49-55页

作者：贺元骅赵逸明张俐恒王之媛黄江中国民用航空飞行学院民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室四川广汉618307

为精准界定热失控发展过程中锂电池热聚集特征,采用理论和试验相结合的方法,研究热滥用引发的大尺寸三元锂电池热模型。首先,依据能量守恒定律,明确电池热模型中的加热片产热量Q_(e)、化学反应产热量Q_(f)、电能释放产热量Q_(j)和环境... 详细信息

为精准界定热失控发展过程中锂电池热聚集特征,采用理论和试验相结合的方法,研究热滥用引发的大尺寸三元锂电池热模型。首先,依据能量守恒定律,明确电池热模型中的加热片产热量Q_(e)、化学反应产热量Q_(f)、电能释放产热量Q_(j)和环境散热量Q_(d)这4个热量参数,进而基于物理热量计算公式(Q=CMΔθ)和集总参数法,构建大尺寸三元锂电池由热滥用引发的热模型;其次,对模型参数获取进行理论分析,研究4个热量参数对电池热累积变化的重要度;最后,结合试验数据,将研究区间以点(t_(i),θ_(i))进行分区,确定表面传热系数h的值,进一步验证辐射对流散热下热失控锂电池热模型。结果表明:总产热量Q_(w)为12.88×10^(5) J,总散热量Q_(d)为6.60×10^(5) J,其中,辐射散热量为2.91×10^(5) J,对流散热量为3.69×10^(5) J,利用热模型计算出的热量理论预测热失控峰值温度θ_(p),与试验结果契合度较好,明确锂电池热失控发展过程中的热量聚集特征。

关键词：辐射对流散热量大尺寸三元锂电池热模型热滥用热失控

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桥梁倒塌成因与抗倒塌性能提升路径综述

交通科学与工程 2025年

作者：林智伟杨涛庾格基广西大学土木建筑工程学院工程防灾与结构安全教育部重点实验室省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室

桥梁倒塌事故时有发生，通常会造成严重的人员伤亡和财产损失。我国桥梁众多，剖析导致桥梁倒塌的主要诱因，并结合桥梁防灾技术的研究进展探究桥梁抗倒塌的技术路径具有重要意义。本文基于国内外桥梁倒塌案例，对导致桥梁倒塌的原因进... 详细信息

桥梁倒塌事故时有发生，通常会造成严重的人员伤亡和财产损失。我国桥梁众多，剖析导致桥梁倒塌的主要诱因，并结合桥梁防灾技术的研究进展探究桥梁抗倒塌的技术路径具有重要意义。本文基于国内外桥梁倒塌案例，对导致桥梁倒塌的原因进行了总结和分类，分析表明设计缺陷、施工工艺不合理、在役期间维养不当等都可能造成桥梁倒塌，而船舶撞击、爆炸、火灾、地震等突发事件或自然灾害也严重威胁桥梁安全。随后，从上部和下部结构破坏两个层面探究了桥梁倒塌风险的防控路径。从上部结构破坏引发的桥梁倒塌案例可知，不同形式桥梁在倒塌前呈现特有的受力特征：梁桥的倒塌通常与超限荷载或侵蚀环境等因素引起的结构局部损伤累积有关；拱桥的倒塌通常与结构局部损伤、拱圈的稳定性等因素相关；悬索桥受主缆腐蚀、疲劳损伤等因素影响大；斜拉桥拉索断裂或锚固区损坏易致桥梁坍塌。此外，地基沉降、基础冲刷及撞击引起的桥梁下部结构破坏也极易造成桥梁的局部或整体倒塌。最后，结合桥梁防灾技术的研究进展，归纳了若干提高桥梁抗倒塌能力的技术措施，包括设置阻尼系统、采用摇摆自复位桥墩、设置限位与防落梁系统等。本文的内容有助于全面认知桥梁倒塌行为，并为桥梁结构的抗倒塌设计提供借鉴。

关键词：桥梁倒塌倒塌成因倒塌行为倒塌破坏抗倒塌措施

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高高原环境下富氧对纸箱燃烧特性的影响

西北工业大学学报 2023年第4期41卷 812-819页

作者：马俊豪汤婧张晓宇代尚沛徐松涛李首庆贾旭宏中国民用航空飞行学院民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室四川广汉618307 中国民用航空飞行学院民航飞行技术与飞行安全重点实验室四川广汉618307

高高原机场生活区均设有人工增氧设施,固体材料在低压富氧环境下的火行为将发生明显变化。从传热传质角度推导了压力和氧浓度对固体燃烧速率的影响规律,在自主设计的低压富氧舱中开展纸箱着火实验,对燃烧过程中的质量燃烧速率、火焰形... 详细信息

高高原机场生活区均设有人工增氧设施,固体材料在低压富氧环境下的火行为将发生明显变化。从传热传质角度推导了压力和氧浓度对固体燃烧速率的影响规律,在自主设计的低压富氧舱中开展纸箱着火实验,对燃烧过程中的质量燃烧速率、火焰形态和火焰温度等参数进行测量,以期为高高原机场室内消防安全提供一定的依据。结果表明,纸箱燃烧速率与压力和氧浓度之间的关系为m″∝C_(1)p^(2/3)Y^(4/3)O_(2,∞)+C_(2)p^(2)Y^(4)O_(2,∞),并通过实验结果拟合得到经验式。在60 kPa时,随着氧浓度从21%提升到33%时,热释放速率增大63.56%,总产热量增大8%,火焰最高温度提升19%,火焰形状由细高型变为宽低型,颜色由蓝黄色逐渐转为明亮色。通过富氧能明显减弱低压对纸箱燃烧的抑制作用,火灾危险性也随之增大。在高氧浓度下,压力与质量损失和产热量呈弱相关。

关键词：低压富氧瓦楞纸箱燃烧特性质量燃烧速率火焰形态

基于熵权直觉模糊拓展MULTIMOORA的机场消防站选址评价模型

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控制与决策 2023年第1期38卷 265-273页

作者：贺元骅黄一览熊升华中国民用航空飞行学院民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室四川广汉618307 中国民用航空飞行学院民航安全工程学院四川广汉618307

针对准则权重信息完全未知的直觉模糊多准则群决策问题,考虑经典直觉模糊熵公式及MULTIMOORA模型的不足,提出新的直觉模糊熵公式以充分刻画直觉模糊数的直觉信息和模糊信息,定义占优凸组合运算,拓展解决多准则决策问题的MULTIMOORA模型... 详细信息

针对准则权重信息完全未知的直觉模糊多准则群决策问题,考虑经典直觉模糊熵公式及MULTIMOORA模型的不足,提出新的直觉模糊熵公式以充分刻画直觉模糊数的直觉信息和模糊信息,定义占优凸组合运算,拓展解决多准则决策问题的MULTIMOORA模型以适用于解决多准则群决策问题.在以直觉模糊数为信息输入的系统框架内,构建机场消防站选址评价指标体系,进而提出基于熵权直觉模糊拓展MULTIMOORA的机场消防站选址评价模型.案例分析表明了所提出方法的可行性,为机场消防站选址评价提供了一种新思路.

关键词：机场消防站选址直觉模糊数熵权法 MULTIMOORA 占优凸组合

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低气压下民航客机机舱壁板材料的热解动力学

复合材料学报 2024年第4期41卷 1840-1851页

作者：张晓宇贾旭宏丁思婕田威代尚沛汤婧中国民用航空飞行学院、民航安全工程学院广汉618307 中国民用航空飞行学院、民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室广汉618307

航空运输环境为低气压环境,低气压会对火灾的发生发展产生重大影响。为了探究低环境压力下民航客机机舱壁板材料的热解特性,利用热重分析仪对其热解特性进行研究。选取空客某型飞机玻璃纤维/酚醛树脂夹层板结构壁板材料(A壁板)和玻璃纤... 详细信息

航空运输环境为低气压环境,低气压会对火灾的发生发展产生重大影响。为了探究低环境压力下民航客机机舱壁板材料的热解特性,利用热重分析仪对其热解特性进行研究。选取空客某型飞机玻璃纤维/酚醛树脂夹层板结构壁板材料(A壁板)和玻璃纤维/酚醛树脂层压板结构壁板材料(B壁板)作为研究对象,分别在四川广汉(96 kPa)和四川康定(61 kPa)进行研究。结果表明:随着压力的降低和升温速率的升高,A壁板、B壁板热分解反应的初始反应温度、终止反应温度及最大质量损失速率温度均略向高温方向移动。在15℃/min升温速率下,A壁板的上下树脂基面板由两个热解阶段组成,芳纶蜂窝芯只有一个热解阶段,且树脂基面板的初始分解温度约182℃,明显小于芳纶蜂窝芯分解温度413℃;B壁板热解分为两个阶段,初始热解温度约258℃。采用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法、Starink法和KAS法进行热解动力学分析,FWO法、Starink法和KAS法得到的表观活化能相近,低压下A壁板、B壁板表观活化能相对于常压下分别提高了大约10.4%和28.5%。而且96 kPa环境下A壁板和B壁板的化学反应速率大约是61 kPa环境下的1.9倍和1.2倍。

关键词：低压环境民机壁板玻璃纤维/酚醛树脂热分解特性热解动力学