[01033665]泵站管道信息融合耦联振动监测技术与应用

高扬程梯级泵站管道承受动水压力较大，机组和外界动荷载也会影响管道内部水流流态和水压力分布，使振动原因更为复杂，为保障管道工程运行安全，有必要对泵站管道耦联振动特性及振动控制进行研究。项目根据环境激励的特点，以泵站管道为对象，开展“地基-水流-管道”三位一体的耦联振动机理、传感器优化布置、在线监测、振动预测与损伤易损性判定、振动控制等关键问题的研究，并在多个长距离管道工程的安全监测中加以应用。 成果由一个国家自然基金和两个省级课题凝练而成，具体研究内容及创新如下： （1）提出适用于泵站管道的测试传感器优化布置方法为解泵站压力管道传感器优化布置问题，提出有效独立-总位移法、响应面法的多种传感器优化布置方法，增加测点信息量，并通过对比分析和工程应用得以验证。 （2）建立泵站管道运行振动特征信息提取技术针对强背景噪声干扰实测数据的问题，采用递归图和定量递归分析监测振动信息的平稳性，评价信号的非平稳程度；采用S变换、小波分析、Hilbert-Huang变换、CEEMDAN-SVD、VMD等现代时-频信号联合分析和神经网络技术，进行管道振动降噪和特征信息提取技术。 （3）建立基于信息融合的长距离管道在线运行监测新技术鉴于传统在线监测技术存在辨识结果不完整、有效信息丢失等缺陷，通过主分量分析、统计原理得出影响管道振动的各振源及相应分频能量比重；运用多振源信息融合技术，采用多尺度排列熵算法、方差贡献率、损伤灵敏指数Q、改进VMD、云理论等技术，对影响管道运行的“动态”、“静态”敏感因子进行数据级、特征级、决策级融合，对管道的运行状况进行在线监测，提高监测精度。 （4）建立管道振动预测与结构易损性判定新技术实现利用较少振动数据预测管道运行状况的新技术，提出K-ELM、PSO-SVM、VMD-SVM等新型智能振动预测方法；引入二维Copula函数对泵站管道构件之间的易损性进行判定，达到管道实时在线安全运行监测及预警的目的。 （5）研发出谐调质量阻尼器（TMD）的管道振动控制装置研发一种可有效降低管道振动幅值和效率的TMD减振装置，通过合理配置获得最佳减振方案，并在景电等灌区泵站压力管道工程、中建山河建设工程管理有限责任公司、河南省金正水利工程设计咨询有限公司、河南豫东水利工程管理局三义寨分局、河南中原黄河工程有限公司所辖灌区加以应用，经济、社会效果显著。 国家自然科学基金项目通过国家自然基金委验收结题；河南省基础与前沿项目由四名同行专家评定后，一致认为“优秀”并通过省科技厅验收结题；河南省重点科技攻关项目由河南省科学技术厅专家鉴定后结题。通过持续研究，在国内外管道流激振动与安全控制领域发表核心期刊论文16篇，其中，EI收录期刊论文5篇，中国水利水电出版社出版《梯级泵站耦联振动与控制》专著1部，并培养研究生20人。