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顛倒的教室,是指教育者賦予學生更多的自由,把知識傳授的過程放在教室外,讓大家選擇最適合自己的方式接受新知識;而把知識內化的過程放在教室內,以便同學之間、同學和老師之間有更多的溝通和交流。
――英特爾全球教育總監Brian Gonzalez
一、“顛倒的教室”從何而來
薩爾曼?可汗,一位不是科班出身的教育工作者,最初為了輔導表妹,借助網絡將錄制的教學視頻上傳到You Tube。在網友的贊揚和鼓勵聲中,他開始在家制作各種小型教育視頻講座上傳到網上,受到廣泛歡迎,擁有數以百萬的觀眾。可汗這樣形容自己的使命:“要加快不同年紀學生的學習步伐。有著這樣的想法,我們希望向任何人分享對他們有用的材料。”
視頻一旦上傳至網絡,任何人在任何時間、任何地點就可以免費觀看講座。每天晚上,學生可以在家把觀看視頻作為家庭作業,通過它學習新知識,第二天白天再在課堂上提出問題、合作探究、練習鞏固。他的方法被人們稱作“顛倒的教室”。
二、“顛倒的教室”顛倒了什么
1.“顛倒的教室”顛倒了教與學的順序。
傳統課堂的教學形式是“課堂講解+課后作業”,顛倒課堂的教學形式是“課前學習+課堂研究”。前者是課堂上,教師傳授新知識,學生一起學習,課后通過練習鞏固知識,同時檢測學習成效,即“先教后學”。后者是課前自主學習,課堂上教師可以以學定教,對學生的共性問題進行點撥或引導學生共同探討,充分調動學生的積極性,即“先學后教”。“先學后教”課堂模式從形式上產生了根本轉變,教師從“傳授”變成了“解惑”,學生從“被動學”變成了“主動學”,體現了真正意義上的生本教育。
2.“顛倒的教室”轉換了教師與學生的角色。
傳統課堂上,教師是知識的傳播者和課堂的管理者,學生是被動接收者。顛倒的課堂上,教師是學習指導者、促進者,學生是主動研究者和知識的意義構建者。事實上,目前課堂依舊是“以教師為中心”,“以學生為中心”很難落到實處。顛倒課堂做到了真正的“以學生為中心”,做到了“因材施教”。當然,并不是說教師的角色完全可以被電腦取代,變得不重要,而是角色有所改變而已。
3.“顛倒的教室”改變了教學形式。
傳統課堂教學是知識傳授的過程,雖然也有“自主學習”、“合作探究”、“能力提升”等環節,但更多的是教師講解傳授,師生互動、生生互動的時間較少。有的教師要求學生預習,而學生往往有依賴心理,反正老師會在課堂上講,并不會真正把預習落到實處。顛倒課堂是知識內化的過程,是解惑的過程,學生活動的時間大大增加,傳統的家庭作業成為課堂教學的核心,還能將所學知識運用到生活中,解釋或解決生活中的問題,學以致用。
三、“顛倒的教室”有何優勢
1.課前,教師能了解學生對知識點的掌握情況。
在“顛倒的教室”中,學生課前已經登錄教學平臺,完成知識的初步授受過程。教師可以登錄平臺,了解每個學生在家學習的完成情況,哪些學生觀看了教學視頻,哪些學生完成了檢測,哪些學生沒有完成學習,哪些學生學習有困難。教師可以鎖定學習有困難的學生,鎖定有共性的學習問題,有針對性地及時調整課堂形式,制定教學方法和策略,更有效地開展課堂教學,從而提高教學效率。
2.課上,教師更注重學生知識的內化和深度理解。
傳統課堂上,主要完成知識的單向傳授,學生對知識的內化需要通過課后作業完成,如果遇到困難,往往缺少教師的指導和幫助。顛倒課堂上,由于知識傳授已經初步完成,再加上教師已經對學生在家的學習情況了如指掌,教師可以引導學生通過討論、質疑、交流等方式,自行解決自學過程中的疑難問題,可以設置一些練習當堂完成,教師個別輔導及時答疑解惑。這個過程是學生主動思考、解決問題的過程,最終達到對知識的深度理解和能力的提高。
3.課后,學生仍能反復觀看視頻,不受時間與空間的限制。
不管視頻也好,學習資料也好,都一直掛在網上,學生可以隨時隨地學習。此外,一些基礎較差的學生或需要回顧知識的學生,可以根據自己的學習,反復地、放慢節奏地在線學習;一些由于生病、參加實踐活動等原因無法上課的學生,也可以在線學習,從而跟上學習進度。
四、“顛倒的教室”如何更好地開展
“顛倒的教室”是教育技術應用的一個新熱點。近幾年,“顛倒的教室”在包括北美在內的世界各地學校廣受歡迎,也有一些比較成功的案例。筆者在教學實踐中開始嘗試這種教學模式,要確保更好地開展教學,需要以下方面的支持。
1.信息技術的支撐。
從教師制作教學視頻、學生在家觀看教學視頻到個性化與協作化學習環境的構建,都需要計算機硬件和軟件的支持。
(1)硬件
學校信息化硬件配置需要提升,例如配置高性能服務器和一定數量的攝像機,增加網絡寬帶的接入量。學生課后需要通過電腦和網絡學習。對于一些缺乏硬件條件的學生,學校應該提供相應的設備支持,例如學校機房應在課余時間對學生開放。
(2)軟件
教師要全面控制課程的所有設置,配置靈活的課程活動,如論壇、測驗、資源、問卷調查、作業、專題討論等,需要一個功能強大的軟件平臺。魔燈是澳大利亞教師Martin Dougiamas基于建構主義教育理論而開發的課程管理系統,能夠很好地解決這個問題。魔燈可以管理內容元件,設計教育訓練,同時,加強學習者的歷程紀錄,讓老師深入分析學生的學習歷程。另外,教師可以定義自己的評分等級,在論壇和作業打分。
2.全方位的支持。
(1)學校教師的支持
國家一直在強調實施素質教育,為學生減負,但限于中考的升學壓力,一些學校仍以應試教育模式幫助學生提高學習成績。因此,實施顛倒課堂這種需要學生在課后花費大量時間的教學模式,需要學校在教學時間安排上予以支持。
微視頻是“顛倒的教室”課前預習環節的重要載體,需要一線老師團隊合作,花大量的時間和精力設計、開發制作、管理。教學設計環節,教師要根據各班在線學習的情況進行設計,不同班級有不同的方案。課堂教學環節,教師需要更多地引導學生一起交流、討論、探究、演練等,促進學生的知識內化。
(2)學生家長的支持
學生家長的思想意識需要轉變。對于一些自控能力不強的學生,家長需要督促,慢慢培養其在家自主學習的習慣。
總之,傳統課堂教學模式必將發生變革,“顛倒的教室”可能成為未來教學模式之一。需要注意的是,“顛倒的教室”不是“在線視頻”、“在線課程”的代名詞,不是讓學生盯著電腦屏幕孤立地無序地學習。這種模式的全面鋪開,需要一線教師不斷地嘗試、摸索、實踐、反思,完善這種體現生本教育理念的教學模式。
參考文獻:
0、引言
云南陸良大莫古風電場49.5MW工程包括33個風機基礎工程,風機機組基礎設計環境類別為二b類,結構安全等級為二級,場址區地震基本裂度為7度。風機基礎為圓形,主體混凝土標號為C35,抗滲等級W6,墊層混凝土標號為C15,主筋為22、25、32及16、20鋼筋砼基礎,底部直徑17.5米,基礎埋深3.2米。單基砼方量420立方。基礎環直徑4米,高2.16米,埋入砼1.52米。
1、風機基礎施工工藝流程
風機基礎施工工藝流程為:基礎開挖C 15混凝土墊層施工澆注倉面準備(立模、底層綁鋼筋、基礎環粘橡膠墊圈并安裝調平、埋管、架立上層鋼筋
等)質檢及倉面驗收混凝土配料混凝土攪拌攪拌車運輸混凝土入倉澆注振搗收倉抹壓保濕保溫養護拆模質量檢查修補缺陷土方回填。
2、監理控制要點
2.1重視基坑驗槽工作
云南陸良地質狀況屬于喀斯特地貌,多溶洞、溶槽,加強驗槽,確保基坑底部的整體性和持力層的均質性,全場經驗槽發現坑底存在大斷裂、溶槽淤泥以及半巖石半粘土的共6個機位,均由地勘建議,設計確認出具處理方案,監理嚴格按照方案監督施工單位落實,保證了地基的可靠行。
基礎斷層
溶槽基礎
2.2基礎環安裝及水平度檢查
基礎環安裝提前由施工單位制定專門方案上報審批,基礎環水平度的監理檢查每基最少3次,分別在基礎環吊裝完成后,鋼筋隱蔽前,和砼澆筑后,每個基礎環布設8個測點,水平度誤差控制在2毫米內,測量采用現場二次制作的標尺,兩臺水平儀同時讀數,并做好觀測記錄,測量人員簽字,監理復檢單獨做好數據記錄。
2.3大體積砼施工過程控制
大體積砼施工控制的重點首先保證不出現溫度裂縫,其次保證澆筑的連續性,為此需要做好以下工作:
2.3.1材料選擇和配合比設計
在大莫古風電場基礎施工中,根據現場施工條件,采用泵送工藝,使風機基礎混凝土滿足設計標號、泵送工藝、低水化熱和緩凝的要求,基礎用料采用425號低熱礦渣硅酸鹽水泥,使用骨料級配良好,各種指標滿足設計要求,采用水洗砂,含泥量控制在2%以內,采用破碎石含泥量控制在1%以內,從材質源頭控制骨料的合格。外加劑摻入膨脹劑和泵送劑,具體配合比如下:
混凝土強度等級C35,W6 坍落度 160--180
水泥 普硅P.O 砂 細度模數 粗砂 3.30
42.5 碎石 粒徑(mm) 9.5~~31.5
單方用量(Kg) 水泥+粉煤灰 水 砂 石
外加劑
泵送劑 膨脹劑
380+98 210 722 1010 3.8 30.16
2.3.2對砼生產的監理控制措施
對水泥、粉煤灰、膨脹劑等材料查驗其產品合格證,出廠檢驗報告,并按規范要求進行見證取樣復檢,質量必須符合規范要求,對砂石進行抽樣復檢,必須符合確定的配合比對砂石性能的要求。
按配合比要求進行計量檢查。檢查攪拌站各種衡器是否定期校核,保證計量準確。調電腦數據,檢查各組份的計量偏差是否符合規范要求,特別是膨脹劑的摻量必須足量。
檢查砼的攪拌時間。每工作班至少抽查兩次,砼攪拌時間不少于2分鐘。
坍落度檢查:在攪拌站和澆筑現場分別檢測坍落度,每一工作班不少于兩次,評定時以澆筑現場的實測值為準,控制在16―18cm之間。
強度和抗滲等級檢查:在澆筑現場隨時抽取砼試塊,標準養護強度試件每基取4組,抗滲試件每基取樣一組,同時留置同條件養護試塊每基2組。
2.3.3砼保溫及檢測工作
根據大體積砼施工規范,大體積砼里表溫差(砼澆筑體中心和澆筑體表層溫差)不宜超過25
2.3.4連續澆筑
大體積砼澆筑必須保證連續進行,間歇時間不得超過6h,如遇特殊情況,混凝土在4h仍不能連續澆筑時,需采取應急措施,即在己澆筑的混凝土表面上插12短插筋,長度1米,間距50cm,呈梅花形布置。大莫古項目在澆筑前,監理提出4條保證連續澆筑的措施,包括:材料供應足量、攪拌站備用發電機到位,機械備件到位,現場預備溜槽、灰斗和汽車吊,泵車配備機修人員到位,以防止澆筑過程停電、攪拌設備毀壞、泵車故障、水泥等材料供應跟不上等情況的出現,確保澆筑的連續性。澆筑過程中,監理進行旁站,督促落實確定的澆筑方案,旁站監理的重點是:澆筑順序,振搗工藝,注意分層均衡澆筑,不產生施工冷縫。
2.3.5表面裂縫的防治
在混凝土初凝前和混凝土預沉后采取二次抹面壓實措施,以防止砼表面出現塑性沉縮裂縫和表面快速失水引起的干縮裂縫。對風機基礎收面工作,應給予足夠重視,有的風電場基礎澆筑完成后腳印都在上面就進行了覆蓋,這樣對鋼筋的保護層厚度,砼的抗滲性能等都影響極大,大莫古項目監理要求基礎收面必須掛線,抹壓次數不少于2次,這樣避免了既基礎表面出現大面積的裂紋,又保證了基礎的局部出現高鼓,局部又低洼“缺肉”現象,使基礎的耐久性,抗凍融性能得到充分保證。
3、結束語
風機基礎是風電場工程的重要組成部分,是風機運行安全和正常使用的前提,正確的施工和監理控制措施,顯得尤為重要,監理人員必須熟悉和掌握控制的每一個環節,確保質量。
參考文獻:
隨著市場規模的迅速擴大,我國風電裝備制造業的實力顯著增強,企業數量和產能快速攀升,風電機組在2007 年之前供不應求的情況徹底改變,市場競爭加劇,加之技術進步以及規模經濟效益,平均市場價格從2007 年最高的每千瓦6700 元降至2011 年的每千瓦3700 元左右,降幅達43%,這在降低風電度電成本、提高風電同其他電源的市場競爭力的同時,風電設備低價競爭的現象也越發嚴重,而現行的風電機組采購招標評價體系無意中助長了這一勢頭。
一、風電機組采購招標中現行的評價體系
風電機組的市場競爭,集中體現在其招投標角逐中。而招標人發出的招標文件,則規定了投標的“游戲規則”。其中的評標原則和評標辦法被視為投標人競標的風向標。當前,風電機組招評標所涉及的評價指標體系由以下三部分構成:
一是入圍指標。也稱否決性指標,主要由安全性指標、環境氣候適應性指標、電網強制性指標及重要的資質性指標構成。投標人對該類指標任何一項的不響應,即可導致其不能入圍。比如,招標人根據項目條件要求風電機組的安全等級達到IEC Ⅱ A 級,此類指標即為入圍指標。
二是定性指標。定性反映設備、服務質量或投標人業績、商譽等指標。比如投標人“質量保證體系”、“售后服務能力”等均屬此類指標。實際操作中,一般由評標組專家根據個人判斷打分。
三是量化指標。能夠根據規定的方法進行量化計算的指標,評分分值由計算結果自動生成,基本不受評標成員人為因素的影響。此類指標當前被采用的通常只有兩個:單位千瓦設備價,度電投資(或度電設備價)。
二、現行評價指標體系的缺陷
決定風電項目盈利能力的關鍵要素指標有五項,分別為電價、發電量、項目建設總投資、財務成本和運維成本。除電價由政府決定外,其余四項均與風電機組的選擇有關。
一是發電量。取決于項目所在地的風能狀況和風電機組的性能和質量,描述機組性能和質量的主要指標是功率曲線和可利用率,這兩項指標在招評標過程中有嚴格的評價要求。
二是項目建設總投資。風電機組采購占項目建設總投資的50% 以上,其他配套的塔架、地基和輸變電設施等的投資也基本隨風電機組選型而定。評標階段,對應于每種備選機型均可估算整個項目的建設總投資。
三是財務成本。風電項目的負債率一般較高(通常為80%),且負債率和長期貸款利率在同一時期的不同風電項目間大致相同,因此,項目建設總投資實際上是財務成本的決定因素。
四是運維成本。對于具有一定規模的風電場(國內絕大多數風電場均屬此列),風電機組的運維費用占項目運維費用的90% 以上。可見,風電機組質量是該項成本的決定性因素。具體來說,風電機組故障頻率高或發生大部件的機械損壞,則會導致較高的運維成本,反之則低。
可見,對于采用度電投資比選風電機組的招標,影響項目盈利能力的上述四項關鍵要素(發電量、項目投資、財務成本和運維成本)中,有三項已納入計量和評價體系,而整個壽命周期(20 年)內的運維費用卻沒有被計入。而這項指標正是衡量風電機組質量優劣的關鍵性經濟指標。筆者認為,對風電機組運維費的忽視或非量化處理,是導致市場競爭向“重價格、輕質量”,“重前期投入、輕全生命周期成本”方向演化的直接原因。
實踐中,有項目開發企業也曾在招標實踐中增加了運維費的報價項和評分項,甚至為了保證所報數據的可信度,還設計了“招標人有權按照投標人所報的運維費額度,將未來風電機組的運行維護工作委托投標人實施,投標人必須承諾接受該項委托”的規定。然而,由于全行業質量信息透明度不夠,信息不對稱,市場缺乏甄別依據,導致設備廠商所報費率失真,甚至出現對于市場質量認可度高的機型,廠商所報運維費率反而較高的尷尬局面。
三、思考和建議
行業內需要形成這樣的共識:引導風電機組市場走出價格上的惡性競爭,避免“劣幣驅除良幣”局面的發生,必須建立起對風電機組的運行質量進行全面、客觀的量化評價體系。而反映風電機組質量狀況的核心指標之一即為壽命期內逐年的運維費用數據(可用單位千瓦的運維費反映),業內各個利益相關方應該從不同角度出發,科學評估機組運維費用,進而將該項指標納入采購招標評價體系中。
因運維費用直接與設備故障率相關聯,所以首先由風電機組制造方對風電機組中各部件故障率的研究,以產品維護手冊要求為基準,確定不同環境條件下該機型的運維費用曲線,風電機組制造商在向市場推出該機型時,提供擔保,推出“產品+質保+壽命期維護檢修承包”的一攬子報價和解決方案。其次,為使運維費用曲線最大程度地接近實際,必須完善風電場運行數據的統計體系,加強行業質量信息透明度建設。在行業組織及有關機構的風電場運行信息平臺上,除風電機組的可利用率、故障發生頻次等指標外,還應增加風電機組的運維費用數據。在此基礎上,行業專家可通過對實際運維費數據的分析研究,總結出風電機組老化的演變規律和運維費用支出的年度趨勢,為市場甄別和專業質量評估提供客觀依據。再次,通過第三方評估機構對風電機組各部件全壽命周期內的損壞風險進行研究,借助工業工程、可靠性工程、仿真測試等工具及技術方法,對不同設計型式的風電機組在其壽命期內不同年度的運維費率進行評估和測算,出具質量評估報告,幫助廠商改進質量,也為用戶優選機型提供科學的依據。最后,在比較完備的實踐數據和理論分析的基礎上,要適時引入金融保險機制。設備廠家或業主憑第三方專業機構的質量評估報告,為風電機組壽命期內,每一年度的運維費投保。
某一年度運維費實際發生額超過上限的風險,將由保險公司承擔。風電機運維費投保的機制,可在很大程度上化解風電項目的運營風險,提高項目的收益水平。
參考文獻:
講到紳士淑女,總會讓人想到英國。實際上,在《詩經》當中,我們也可以找到類似的蹤跡。“文質彬彬,然后君子”“窈窕淑女,君子好逑”,這兩句話體現了人們對紳士淑女的定義和追求。當然,在新課改的背景下,我們重新審視這兩個詞語,卻能感受到字面背后所透露的鮮活個體,彰顯著思維和活力,充滿了個性和張揚,實實在在體現了學校“立德樹人,育人為先”的德育主張。
一、定義篇
正所謂“仁者見仁,智者見智”,在筆者看來,現代紳士淑女應該具有以下這些特質:彬彬有禮,待人謙和;開朗自信,吃苦耐勞;反應伶俐,知識淵博;談吐文雅,尊重他人;遵守規則,志趣高雅……歸根到底,他們應該是一個從不會給別人帶來麻煩的人。因此,從理論上說人人可以成為紳士、淑女。
二、現實篇
現實卻讓人倍感蒼涼:著裝不規范,紀律不遵守,上課懈怠,下課喧嘩,言語粗鄙,志趣缺失,失敗時怨天尤人,犯錯時互相推諉……這一切成為學生發展的絆腳石,班主任的痛苦之源。時代呼喚一種具有時代特點、以生為本的德育新模式的誕生。無疑培養紳士淑女之風范德育目標的提出,將會給我校的可持續性發展注入新鮮血液,是新課程改革的要求,是我校特色發展的要求,更是學生個體發展的要求。
現實是骨感的,難免步履艱難,但是我們的追求從來沒有停止:提倡“生活簡單化、學習刻苦化、精神高雅化”的洪中學子格言,鼓勵學生“讓學習充滿激情、讓優秀成為習慣”,希望他們爭做“舉止文雅、談吐儒雅、情趣高雅”的洪中學子;風生水起的社團活動;三位一體的德育網絡……這些都為打造現代紳士淑女提供了可能。
三、理想篇
當前德育呼喚紳士、淑女。以下,筆者將結合我校的實際,談談如何在現有的德育模式下進一步拓展德育空間,使紳士、淑女之風吹遍洪中。
(一)規則引領——提升意識立規矩
有規矩才能成方圓,養成教育的實施,首先得有系統、細化、切合學生實際、利于學生成長并能為學生接受的良好習慣實施細則。學校可以通過座談會了解民意,提高學生的參與積極性和增強他們的認同感;班主任可以設計相關的主題班會,讓學生明確具體要求并制定相應的班規;《洪中手冊》的學習不應該在高一暑假就畫上句點,而應該把它內化成學生的自主追求……這些教育細則的制定,應該是一個從粗到細、逐步深入、不斷完善的過程,應該與時俱進,不能一成不變。
(二)環境熏陶——潛移默化成習慣
要想達到“潤物細無聲”的效果,必須要讓經過細化的習慣養成點融化到學生生活的每個角落,讓習慣要求隨處可見、隨時可聽、隨手可得,形成一個立體的環境熏陶氛圍,比如藝術長廊電視字幕的滾動播出,隨時提醒學生注意自己的儀態;利用櫥窗、墻壁進行潛移默化,讓學生耳濡目染、浸潤其中;通過校園廣播的溫馨放送,讓同學們時刻關注細節和點滴……
(三)常規管理——細微之處顯成效
細節決定成敗:學會做人,從感恩開始;學會做事,從掃地開始;學會學習,從思考開始;學會文雅,從走路開始;學會交往,從微笑開始……當自修時的靜校成為一種需要,當教室三整理成為一道獨特的風景,當就餐路上的奔跑成為永恒的記憶,當跑操時的口令成為校園最動聽的旋律,當一樣的校服,一樣的發型,一樣的溫文爾雅,一樣的嫻靜大方成為洪中人共同的個性……我們的紳士淑女風范也將成為現實。
(四)創設活動——體驗之中促養成
良好習慣的養成教育,必須在活動中得以鞏固,在體驗中得以提高。如主題班會的開展、班級展板的設計、社會實踐活動的參與、畢業典禮的深情體驗、運動會入場式的創意、十八歲成人儀式的感動,高雅藝術進校園的興奮……在活動中學生懂得了感恩,懂得了欣賞,懂得了堅持,懂得了創新……豐富多彩的活動沒有單純說教的刻板,無疑是學生養成品質,培養能力的絕佳平臺。
(五)特色課程——全面發展育人才
2012學年,《浙江省深化普通高中課程改革方案》在全省普通高中全面實施,課程設置更凸顯個性,更關注學生的發展,更注重學生的自主學習,這就要求我們的課堂應該高舉符合學生實際的特色旗幟。學生是有個性的,要想“因材施教”,選修課的開設勢在必行:禮儀課讓學生學會著裝,懂得社交;形體課讓學生練就挺拔的身姿和優雅的氣質;藝術課讓學生感受美、欣賞美和創造美;閱讀課讓學生豐富文化知識,擴展文化視野,樹立積極向上的人生觀和價值觀……
水利水電項目的風險主要是因為不確定性事件造成的。而造成不確定性事件的原因又是由于信息的不完備性造成的,也就是由于管理者不能正確認識和把握一個項目未來的發展和變化而造成的。純粹從理論上說,項目的信息的不完備,是可以通過人為的干預得到降低的,但是卻不能通過主觀努力來實現完全的消除。這主要有兩方面的原因:
(1)人的認識能力所限。萬事萬物都有各自的屬性,我們能夠認識這些屬性,靠的是各種數據和信息的描述來實現的,水利水電工程項目也如此。也就是說,我們只有通過對于項目的各種描述數據和信息去了解項目、認識項目并預見項目的未來發展和變化。但是,人的認知能力和主觀因素都可能會讓我們在認識事物的深度與廣度上存在缺陷,因此,人們對于項目自身,以及項目的風險識別仍然存在著很大的局限性。從信息科學的角度上說,人們對事物認識的這種局限陸,從根本上來看是人們獲取的數據和信息能力的有限性與客觀事物發展變化的無限性這種矛盾造成的,從現象上來看,是因為人們對該事物所擁有的信息不完備。人們對于項目的認識同樣存在這種認識能力的限制問題,所以就造成了不能確切地預見項目的未來,從而形成了項目風險。
(2)信息本身的滯后特性。從信息科學的理論出發,信息的不完備性是絕對的,而信息的完備性是相對的,造成這一客觀規律的根本原因是信息本身的滯后性。如前所述,世界上所有事物的屬性,幾乎都是因為數據和信息的描述,我們才能認識的,然而從實際經驗中,我們知道人們只有在事物發生后,才能可以通過總結和分析獲得客觀的、真實的數據。也就是說,由于數據加工處理需要一定的時間,所以就會造成我們對事物的信息的掌握與該事物本身相比較而言會存在一個滯后性,這樣就形成了信息本身的滯后特性。從某種意義上看,完全確定性的事件是不存在的,對于水利水電項目的認識更是如此。這種信息的滯后性是造成信息不完備性的原因之―,是造成項目風險的根本原因。當然,我們在承認項目風險存在的客觀前提下,也是可以通過對項目自身的不斷分析探究,進一步加強我們對項目的認識,保證信息的完備性程度不斷地提高,減少風險的程度。
2.項目風險識別的主要工作
應該說項目風險識別,在整個水利水電工程項目風險管理中的是最主要的一個工作環節之一,項目管理者在管理的過程中,需要在項目風險識別中解決以下這些問題:
(1)識別并確定項目有哪些潛在的風險這是項目風險識別的第一目標。項目管理者要想進一步分析這些風險的性質和后果,就必須要首先確定項目可能會遇到的風險。因此,在項目風險識別工作中,管理者需要對項目的各種影響因素進行全面的分析,以便能夠找出項目可能存在的各種風險,并整理匯總成項目風險的清單。
(2)識別引起這些風險的主要因素這是項目風險識別的第二項工作目標。要想正確的把握項目風險發展變化的規律,準確度量項目風險的可能性與后果的大小,最終實現對項目風險進行應對和控制,就需要識別清楚各個項目風險的主要影響因。因此,項目的管理者在項目風險識別活動中,必須要根據項目風險清單,全面分析各個項目風險的主要影響因素,包括這些因素對項目風險的發生和發展的影響方式、影響方向、影響力度等一系列的問題,同時還需要運用各種方式把這些項目風險的主要因素與項目風險的相互關系描述清楚。
(3)識別項目風險可能引起的后果這是項目風險識別的第三項任務和目標。一般來說,當項目管理者順利的識別出項目風險和項目風險的主要影響因素以后,即需進一步的全面分析項目風險可能帶來的后果,以及這些后果的嚴重程度。項目風險識別的根本目的就是要縮小和消除項目風險可能帶來的不利后果,而爭取和擴大項目風險可能帶來的有利后果。項目風險識別還必須識別和界定項目風險可能帶來的各種后果。當然,在這一階段對于項目風險的識別和分析主要是定性的分析。
3.項目風險識別所需的信息和依據
從以上的分析我們知道,項目風險識別工作的主要內容包括兩個方面,即項目組織內部因素帶來的風險和項目組織外部環境因素帶來的風險。所以,項目管理者在進行項目風險識別時,需要把握的依據和信息主要有以下幾個方面:
(1)項目產出物的描述。項目產出物的描述是進行項目風險識別的主要依據。在項目風險識別中,最重要的內容就是識別項目的工作能否按時、按質、按照預算限制,最終生成項目的產出物,從而實現項目的目標。水利水電工程項目最根本的目標,是要能夠按照項目產出物的質量要求,提供合格的項目產出物。因此,項目風險識別首先要根據項目產出物的描述去識別出可能影響項目產出物質量的各種風險。所以,項目產出物的描述是項目風險識別最重要的依據之一。這包括對于項目產出物的數量、質量和技術特性的各個方面的要求和說明。
(2)項目的計劃信息。這里主要是指包括項目的集成計劃和各種專項計劃所包括的全部信息和文件。這些信息的作用有兩個方面,一是作為項目風險識別的依據或支持信息,也就是在識別項目風險時,承擔風險識別的說明和對于各種風險和風險因素的描述與支持;二是作為項目風險識別的對象,也就是在項目風險識別的過程中,承擔分析和識別各種計劃中的風險和風險因素的主要職能。比如說,項目成本計劃信息,就是項目管理人員在分析項目質量風險中需要的一個非常重要的依據和支持信息。因為,當項目預算缺口比較大時,就必然會出現因為資源不足,或者資源質量下降而造成的項目質量問題,更直接的說就是一定會出現項目質量問題的風險;同時項目成本計劃也可以作為項目風險識別的對象,通過對于這種計劃的分析識別出項目所存在的超出項目預算的風險,這也是項目的一個很重要的風險方面。
(3)歷史資料。以前完成的項目實際發生的各種意外事情的歷史資料,對于識別和確定新項目的風險和威脅是非常重要的一種信息和依據。因為“前車之鑒”在風險管理中是最重要的參考和依據,所以在項目風險識別過程中,首先要全面收集各種有用的歷史信息。特別是各種歷史信息中有許多歷史項目的經驗和教訓,這些經驗和教訓既有有關項目256。
4.結語
綜上所述,水利水電項目工程在運轉過程中,必然會存在一定的風險,但是我們在項目的不確定性,或者說項目的風險面前,并不是無能為力的,只要方法運用得當,通過主觀能動性的發揮,去自覺地開展對于項目風險的管理與控制活動,就可以有效的規避風險,化解風險,或者消減風險帶來的后果。而在項目風險的不同階段,也需要管理者對風險有不同的作為。管理者根據水利水電工程的風險的漸進性和階段性,可以在不同階段采取不同的措施去實現對風險的控制和管理。
參考文獻
[1] 陳世明. 以設計階段為重點進行建設項目的投資控制[J]. 甘肅水利水電技術,2001(03).
在湖南株洲栗雨工業園的車間里,南車株洲電力機車研究所有限公司風電事業部(下稱“南車風電”)制造中心主任李龍正指揮著現場機組的出庫工作。“目前生產的是我們公司1.5兆瓦高海拔型機組,這些機組馬上要被送往貴州。那邊剛下線的樣機是我們新開發出的面向南方地區的2兆瓦低風速風電機組,該機組也馬上要進入批量生產,為剛簽訂合同的湖南省內某風電項目供貨。”李龍告訴記者。在風電市場一片蕭條之時,南車風電把專注點投向了云、貴、甘等高海拔地區。
2006年底,依靠在軌道交通牽引技術方面50多年的深厚積淀,株洲所在風電整機裝備領域初試身手。“風電是發電,對軌道交通來說就是供電,風電與軌道交通的整個技術都有相似性,包括整個傳動鏈。”在軌道交通領域一線打拼近20年,現在從事多年風電研究的南車風電首席專家張元林向記者介紹了當年中國南車走出“兩條鋼軌”跨界發展的原因。不可否認,中國南車在齒輪箱、發電機、控制系統和變流器等關鍵零部件方面有著天然的優勢。
南車風電是怎樣的一家企業,它如何能在行業低谷期逆勢而為?近日,《能源》雜志記者對技術出身的南車風電現任掌門人―――株洲所總經理助理兼風電事業部總經理梁裕國進行了專訪。
《能源》:目前,南車風電在西南的高海拔地區不斷實現突破,但從中國風能協會統計的裝機容量排名上看,南車風電較去年仍然略有下降,您如何看待這個問題?
梁裕國:2012年的銷售的確比前年下降了一些。但對我們來說,即使排到行業第7、第8位,我們仍然是不滿意的。為什么呢?因為排名前三的金風科技、聯合動力和華銳風電幾乎占據了國內風電市場的一半(2012年行業前三強的市場份額為46.79%)。我們這些市場占有率連5%都不到的企業來談行業排名,其實是沒有太多意義的。
雖然我也比較看重市場占有率這個指標,但是客戶的滿意程度,即產品美譽度對我們而言更為重要。倘若市場占有率很高,但故障率居高不下,不但后期的維護保養費用吃不消,而且用戶的認可度也會下降。產品質量不好,必然會埋下巨大的隱患,還談什么后勁和發展。
《能源》:在您看來,目前南車風電主要的盈利點在哪里?它有哪些競爭優勢?
梁裕國:風電產業是中國南車最重要的新能源產業之一,在中國南車的新產業板塊中幾乎占據了半壁江山,中國南車對風電產業的發展非常重視。我們的盈利點主要在于南車內部的全產業鏈。目前,我們集團內部有5家兄弟單位分別進行風電葉片、發電機、齒輪箱,輪轂、變流器等的研發和生產,幾乎囊括了風電產業鏈的所有主要部件。我們利用集團的優勢,用最核心的技術開發風電產品關鍵部件,打造了最具競爭優勢的風電產業鏈。
《能源》:前些年,有些制造企業通過跟業主進行合作,自己投資一些風場,來實現增加銷售的目的。你們有沒有這方面的資源儲備?
梁裕國:目前,雖然我們的總體銷售下降了一些,但我們在細分市場上取得了突破。我們的高海拔型機組在2012年獲得了“中國可再生能源學會科學技術獎”。作為我們的拳頭產品之一,這款機型不但得到了行業的權威認可,在市場上也已經占據國內高海拔領域50%以上的份額,同時獲得了用戶好評。以我們在甘肅省阿克塞風電場運行的高海拔風機為例,該風場是全國唯一一個海拔超過3000米的批量運行風場,南車風電在該風場裝機66臺。運行一年多以來,各項指標優良,發電量甚至比理論值還要高,這個發電量在甘肅省是排在第一位的,所以目前阿克塞風電場已經成為全國高原型示范風場。
另外,目前我們花大氣力新投產的主要面向低風速地域的2MW/110機型也已經獲得了市場認可。我們希望此款機型能夠復制高海拔機型的成功模式,搶占市場先機,在低風速地域分一杯羹。
我們曾經考慮過風場的開發,但是從整個南車株洲所的戰略層面考慮,我們仍然強調走同心化發展的道路,即核心技術同心化。開發風場并不是我們的強項,我們的目標仍然傾向于集中精力,通過夯實整機設計、整機控制、供應鏈建設三大平臺,把我們的風電整機裝備產業做精、做強。我認為,“精”比“強”更重要。
《能源》:您覺得風電這么大的行業,如何走出當前的困境?
梁裕國:我認為風電行業還有很多基礎工作沒有做到位,當前的困境是行業逐漸理性發展的必由之路。有電沒地方用,這種情況需要改善,現在的當務之急是希望國家能盡快解決風電消納和窩電的問題,我們也相信國家肯定會在電網建設方面加大力度。隨著能源和環境問題的日益突出,風力發電必將迎來新一輪的發展機遇。政府已經明確2013年風電新增并網指標為1800萬千瓦,而且去年底國家財政部發文預撥可再生能源電價補貼的86億中,風電就占據了七成。國家政策支持力度這么大,風電行業走出困境迎來曙光為期不遠了。
一、前言
伴隨著交通建設的日益發展,對公路橋梁在設計和服務能力及使用壽命等方面提出了更高的要求。由于以往小橋均采用假縫設計,橋梁假縫是橋梁的薄弱位置和關鍵部位。建成通車后,橋梁假縫直接承受車輪荷載的反復沖擊作用,加之使用環境惡劣,橋梁假縫處均產生不同程度的破損,每年養護維修的工作量很大而又難修補,采取常規工藝修補仍不能徹底杜絕破損再次出現,結果反復破損、反復養護維修,造成養護成本過高、同時產生對橋梁的諸多不利影響。極大的影響橋梁的正常通行能力和行車的平穩及舒適度。
通過對小跨徑橋梁的調查研究,中小橋梁伸縮縫裝置要求的伸縮量水平位移一般小于50 mm,應選用有較好的整體性、彈性恢復性、溫度穩定性、耐久性、防水性,結構設計簡單、施工維修簡便、經濟合理的伸縮縫裝置,來替代原有的利用u型鋅鐵皮和瀝青膠泥的假縫裝置。由此,改性瀝青橋梁伸縮縫應運而生,成為了替代橋梁假縫的一種有效伸縮縫裝置。
二、伸縮縫的安裝過程及工藝流程
1.開槽。(1)標出要開挖溝槽的邊線,溝槽的寬度一般為50 cm,若是舊伸縮縫維修,應根據伸縮縫的損壞情況,決定開挖溝槽的寬度。(2)鋸開并開挖至規定深度,一般不小于6 cm。
2.清理及修整溝槽。(1)清除溝槽四周及接縫處的砂石及淤泥等雜物;(2)用水沖洗砂和浮土;(3)用壓縮空氣噴吹,清除松動的部分;(4)用噴火器烘干溝槽的水氣,使之充分干燥;(5)若開挖的是舊伸縮縫,且基礎表面已嚴重損壞,應加鋪混凝土墊層。
3.涂底油。(1)用泡沫海綿塞住接縫;(2)將T型搭接鋼板平穩地置于接縫當中,鋼板厚度為5~9 mm,寬度以縫口兩側50mm左右為宜;(3)在溝槽層面均勻充分地涂一層瀝青結合料;(4)用噴燈對梁端進行預熱,預熱后在梁端面(溝槽側面)涂一層溶化的瀝青結合料。
4.鋪筑瀝青混合料及面層整形。(1)將粗石料烘干至19 0~200℃ ,試驗縫選用玄武巖,其物理力學性能指標不低于SMA所用粗集料質量的技術要求,粗石料的粒徑為14~19 mm:(2)以2:1的比例,將熱的粗石料與瀝青結合料均勻地拌和在一起;(3)用拌好的粗混合料攤鋪底層,底層的表面應距溝槽頂lO mm 左右,鋪筑后應及時壓實;(4)將細石料烘干至190~200℃,其性能指標同粗石料,粒徑為6~10 mm;(5)按規定的比例(改性方案1混合料的油石比為1:4,改性方案2混合料的油石比為1:3.5),將熱的細石料與瀝青結合料均勻地拌和在一起;(6)用拌好的細混合料攤鋪上層,上層的表面應與路面平齊;(7)用平板器進行壓實;(8)用溶化的瀝青結合料整平表層。
三、施工工藝的改進措施
1.以往修建的改性瀝青橋梁伸縮縫,由于振搗不充分,經常出現填充料下撓現象。為加強填料的壓實效果,將原來在上層細混合料鋪筑后才振搗,改為分層振搗,即底層混合料攤鋪后和上層混合料攤鋪后應各振搗一次,以解決混合料降溫后,由于粘度過大難以壓實的問題。振搗前,先將牛皮紙用低濃度的肥皂水浸泡,然后平鋪在混合料上,再振搗,以解決在高溫條件下,瀝青與振搗器底板的粘連問題。
2.梁端與填料連接處界面易出現裂縫,這是該類伸縮縫最常見的病害之一,產生界面裂縫的最根本原因是梁端界面溫度低,至使梁端與填料粘接不良。為解決這一問題,對梁端界面進行分段預熱,預熱后在梁端界面上涂一層底油。實踐證明該措施對解決梁端界面裂縫非常有效。
四、材料要求
1.技術指標。寒冷地區橋梁伸縮縫用改性瀝青為特種專用改性瀝青,其技術指標(見表1)。
Day1 PM
來到瑪莎獅群的領地,很容易看到大大小小十幾頭獅子懶散地睡在草原土坡上。如今正是一年一度的動物大遷徙季節,百萬角馬斑馬來到馬賽馬拉,對于獅群來說,食物完全不用擔心,每天晚上到凌晨時分都可以輕松獵殺吃到新鮮的角馬,而白天則是休息的時間。整個獅群,現在有3只統帥的雄獅、11只母獅和一歲左右的幼獅,以及2只剛滿2個月的小獅子。當地自然向導告訴我,當年4只雄獅中,有2只先后出去做了其它獅群的首領,另外2只留了下來,一直在瑪莎獅群里統治。在出去的2只雄獅中有1只就是如今看到的疤面(Scar face),它在其它獅群統治了一段時間以后,受到另一個雄獅挑戰,最終落敗而歸,造成了面上傷疤。當它回到瑪莎獅群以后,兩兄弟還是接納了它,所以如今的瑪莎獅群有三個雄獅當家。因為瑪莎獅群所占領地位置很好,緊鄰馬拉河,四周食物充沛,加上家族獅口眾多,關系融洽,照例不會有什么矛盾,平時也就可以看到兩只1歲多的小獅子打打鬧鬧。
Day2 AM
第二天早上當我們再次開始拍攝獅群的時候,發現草原上的氣氛有些微妙:其中一只雄獅正追著母獅想要,其它兩只雄獅卻沒有趴下睡覺,而是在遠處直勾勾的望著,仿佛兄弟之間關系有些緊張。當的雄獅緊追一群母獅來到河邊的時候,原本趴著的雄獅疤面突然起身上前。此時我們的司機預感到即將可能發生的打斗,趕緊將車開到順光位置守候。
果然,兩只雄獅在對視幾眼后,絲毫不拖泥帶水地就打斗起來,一切來得那么突然,也就幾秒鐘的光景,現場已經是火爆異常。疤面似乎怨氣正盛,占據上風,將兄弟掀翻在地,伺機從上而下開咬,而底下的雄獅雖已失去先機,但卻兇猛異常,防衛不露破綻。現場一陣低沉的獅吼聲,塵土飛揚起來,像極了電影里美國西部片里的打斗。
如此激烈的打斗也不乏戲劇性,就當兩只雄獅打作一團之時,突然發現畫面里多了好幾只獅子,原來是各自雄獅的老婆或者情人,于是至少兩只母獅也加入戰團,各自幫助自己的雄獅撕咬對方。原本旗鼓相當的老大對決漸漸成為了打群架的態勢。
風電作為一種可再生能源,我國從2003年開始,就開始了風電場的建設工作,且每年都保持45%以上的增長率,風電場的發電量也有了很大的提高。
1 案例簡介
某風場地面的高程為1650~1900m,風場整體呈現條形的分布狀態,在本工程中,共安裝133臺單機容量1500kW的風力發電機組,工程裝機200MW。使用12回35kV的集電線路送人到220kV升壓變電站,最終接入電網公司500kV變電站。此風電場風機的具體施工內容為以下幾個方面:
(1)箱變和風機基礎施工。此施工環節主要有土石方開挖、鋼筋綁扎、預埋件安裝、混凝土的基礎澆筑和施工后土石方回填。(2)輔助工程的建設。輔助工程的建設主要有搭建臨時住房、材料倉庫、鋼筋加工廠等,建立了占地面積為800平米的維修廠等。
2 箱變和風機基礎的施工順序
(1)風機吊裝平臺施工;(2)測量放線;(3)風機基礎開挖;(4)風機基礎混凝土墊層澆筑;(5)安裝基礎環;(6)鋼筋綁扎;(7)安裝模板;(8)澆筑混凝土;(9)混凝土養護;(10)基礎回填。
3 對風機基礎進行施工
風機基礎是承載風力發電機組的基礎,本工程風機塔筒高度60m,且在其頂部安裝重量為90t的發電機和葉片。其側向還必須可以承擔比較大的變動風荷載。近年來我國大規模發展風電,由于風電施工隊伍經驗缺乏、施工現場條件復雜等原因,風機基礎的施工質量也參差不齊,對風機的安全運行產生了非常大的影響。在實際的施工過程中,對風電機組基礎的抗傾覆能力、可承載力、可變性能力等方面都是有著非常高的要求的。
4 產生大體積混凝土溫度變形因素
案例風場的建設區域冬天嚴寒且有大風,在春秋比較涼爽,夏天氣候溫和,沒有酷暑天氣,雨水也比較的多,70m高度年平均風速為7.5m/s,當地的天氣情況會對大體積混凝土產生非常大的影響。大體積混凝土中對溫度造成影響的原因主要是水泥在遇水后產生熱量,使水的溫度通常上升到30~50℃,而且因為水泥的原因,在混凝土進行硬化時,剛開始的幾天會有非常多的水化熱產生。使用水泥的種類和使用量、水的使用量、大體積混凝土的散熱情況等是對溫升值造成影響的幾個主要因素。因為混凝土的導熱性不好,容易出現熱量積壓的情況,進而導致混凝土的體積變大、溫度升高。在溫度升高的過程中,因為混凝土并未完全硬化,很多部位的彈性模量非常大。所以,這類收縮會產生非常大的拉應力,非常容易因為溫度的情況而產生縫隙,甚至會出現貫穿性裂縫。另外,混凝土內部溫度還會受到外界氣溫的變化影響,尤其在寒冷地區,這些外界環境的溫度是導致混凝土內部溫度改變的重要原因。
5 大體積混凝土的施工措施和質量保證方法
5.1 基礎混凝土的澆筑順序
案例風電場使用混凝土攪拌車來對混凝土進行運輸,因為風場的施工場地環境不好,施工布置的難度也比較高,混凝土的澆筑強度也非常的大,所以,使用泵車泵送入倉的混凝土入倉法進行施工。混凝土的下料時,要保持下料的均勻,且下料點在人倉的過程中要低于兩米。
基礎混凝土澆筑的分層厚度是35cm,在對上下兩層進行澆筑的過程中,要保證澆筑時間低于下層混凝土的初凝時間。底層和頂層是澆筑厚度為35cm。在進行同層澆筑時,要先澆筑中間,然后再澆筑四周。要確保澆筑位置的鋼筋密度,并使用搗震器對其進行振搗,使用梅花形對混凝土進行插入振搗。當混凝土表層出現泛漿后,就可以對振搗部位進行更換了。混凝土的振搗質量不會因為振搗器的振搗速度產生影響。在完成混凝土的澆筑工作后,要保持每天12h的澆水和覆蓋,如果混凝土中含有混凝土緩凝劑,那么對其進行養護的時間要在8天左右,且要時刻保證混凝土處于濕潤狀態,可以使用塑料布對其進行密封養護,養護的塑料布內覆蓋層中要可以看到凝結的水。
5.2 大體積混凝土質量的保證方法
(1)在對混凝土進行澆筑前,施工人員要根據制定的施工計劃設定出相對應的施工工藝、施工條件、施工技術性能等。在交接班的過程中,要進行技術交接。且混凝土的供應和施工工藝的組織由質檢人員和項目施工技術人員來負責。(2)對混凝土運送到工地的具體時間和溫度以及混凝土生產時的溫度進行詳細的測試和記錄。(3)要使用科學合理的施工工藝和選用良好的施工模板,以此來保證混凝土表面平整度和光潔度。混凝土平整情況的好壞是由模板的剛度決定的,因此在施工前,要對使用模板的平整度進行仔細檢查,不使用發生變形的模板。(4)要經常對混凝土的塌落度進行檢查,每天不可以低于6次,使用抽樣的方法對其進行檢查。(5)根據需要澆筑位置鋼筋的密度使用正確的入倉措施,對入倉后的混凝土迅速的進行振搗,禁止混凝土堆積的情況發生,從而來有效的對混凝土表面的空洞、松頂、冷縫、夾砂等情況進行控制。使用振搗器來完成振搗,當混凝土表面沒有氣泡冒出、出現浮漿以及不在明顯下沉即可結束振搗,禁止出現漏振和過振的情況。埋件和模板不可以使用振搗器對其進行直接的撞擊,以免出現埋件位置偏移和模板損壞的情況出現。為了確保模板結合的地方沒有縫隙,可以使用1cm海綿對各個模板之間進行嵌縫。(6)在澆筑過程中,要對加大模板變形的監控力度,對于出現變形的模板立即進行調整。為了避免出現錯臺情況的出現,要經常檢查扣件和螺栓的連接情況。
6 結論
通過對實際的施工過程總的經驗進行總結發現,要想更好的避免風力發電機組基礎大體積混凝土裂縫的產生,就需要注意下面幾個方面。具體為:(1)在使用混凝土澆筑風機基礎時,可以對混凝土的配合比例進行調整,使用適量的細質的礦渣粉來替換水泥,為了減少水化熱,可以對水膠比進行降低。(2)使用平鋪分層澆筑的方法來進行混凝土澆筑,且要控制好澆筑厚度。(3)要確保振搗的質量,尤其是對于底層鋼筋位置的振搗。(4)混凝土澆筑收倉后,要立即使用塑料薄膜對其進行覆蓋,并使用草墊對其進行覆蓋,并在混凝土初凝后使用水對其進行養護,從而避免混凝土表面出現裂縫。(5)為了避免混凝土內部和外部出現較大的溫度差,出現縫隙,就需要在混凝土澆筑結束后,及時使用保溫被進行覆蓋,并對其內部的溫度持續的進行監控和記錄。
中圖分類號:TM315 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2016)10(b)-0036-04
Bearing Fault Diagnosis Methods of Direct Drive Type Wind Power Generator Based on S Energy Entropy
Wang Zijia
(Datang Environment Industry Group CO..Ltd, Beijing, 100097, China)
Abstract:Find the bearing failure timely and accurately, is of great significance to the safe and economic operation of direct drive type wind power generator. Therefore, a method named feature extraction based on S energy entropy was brought up in this paper. This method adopted the generalized S transform to adjust the time-frequency resolution of the vibration signals, that way the main energy of the vibration signals would gather more in the time-frequency domain, which improves the time-frequency concentration of the signals. The generalized S matrix was then reconstructed by utilizing the energy entropy to extract the feature and build the fault analysis vector. Eventually, through utilizing the variable predictive model based class discriminate (VPMCD) and constructing the fault identification model. The experimental results prove that the proposed method applied to the bearing fault diagnosis acquires a better correction rate.
Key Words:Generalized S transform; Energy entropy; VPMCD; Wind power generator; Fault diagnosis
在力行業,隨著近年來我國對新能源的高度重視,風力發電的裝機容量不斷增加[1]。隨著風電在電力系統所占比重不斷上升,對于提高設備整體質量、降低發電成本都勢在必行[2]。而現今風電場普遍采用的人員定期維護這一“被動式檢修”模式,不能在風機出現故障的早期及時發現處理,由此造成嚴重的經濟損失[3]。并且風電場多處在惡劣環境下,運行工況復雜,干擾因素眾多,制約著風電機組故障智能檢測技術的發展。
S變換是一種具有高信噪比的時頻分析工具,很多國內外學者對其進行了深入的研究,并對算法做出了改進[4]。由于S變換在高頻區的分辨率較低,導致當信號為非平穩復雜信號時,得到的S矩陣在時頻域內分布雜亂,沒有明顯的規律,選擇合理的特征提取區域較為困難[5]。相比S變換,廣義S變換具有更加靈敏的窗函數,可以通過調節其時頻分辨率使信號的主要能量集聚在一定的時頻域內,調節后信號的主要能量在時頻域分布相對集聚,而干擾因素分布相對分散[6]。再通過求取廣義S矩陣沿頻率方向的能量熵,選取相對較大的時頻特征,舍去相對分散的時頻特征,構造故障分析向量,達到對信號特征提取的目的。
將該文提出的故障診斷方法應用于直驅式風電機組軸承故障診斷。首先對風機軸承振動信號進行廣義S變換,使信號的主要能量在時頻域內相對集聚,然后利用能量熵對信號進行特征提取,構成故障分析向量,最后利用基于變量預測模型方法(VPMCD)建立故障診斷模型,對故障分析向量進行故障診斷。
1 信號特征提取與分析
1.1 S變換及其局限性
S變換是短時傅里葉變換的繼承與發展,設連續信號為x(t),則其S變換[7]為:
(1)
(2)
式中:w(t-τ,f )為高斯窗函數;τ為平移參數;f 為頻率。
在離散情況下,對式(1)進行采樣計算,令τ=aT,f =b/NT (T 為采樣間隔;N 為總的采樣點數),則S變換的離散形式為:
(3)
式中:a為采樣時間點數;b、k 為頻率系數。
相比短時傅里葉變換,S變換具有多分辨率的特點。然而S變換的窗函數寬度在高頻區過快變窄,導致高頻區的頻率分辨率過低[8],出現失真問題,致使S變換在處理非平穩信號時具有時頻集聚性差的不足。因此,為了更好地滿足實際需要,有效解決時頻分辨率的可調性,需要對S變換進行改進。
1.2 廣義S變換
在S變換中引入時頻調節因子α、β,可得廣義S變換的表達式如下:
(4)
其中,α為高斯窗幅度拉伸因子;β為頻率尺度拉伸因子。當β值選定后,通過調節α值來控制窗函數寬度的變化,當α> 0時,加快其隨信號頻率變化的速度,當α
由于窗函數在時域的縮減對應在其頻域的拉伸,故時間分辨率和頻率分辨率之間存在不兼容性,獲得更好的時間分辨率,就需要犧牲相對的頻率分辨率,反之亦然[9]。因此,需要根據實際合理折衷時頻分辨率。利用α和β調節S變換的時頻分辨率,提高了其靈活性。當α=β=1時,廣義S變換即為標準S變換,所以廣義S變換不會增加額外的計算量。
為了更好地應用在實際中,引入快速傅里葉反變換,同時將式(4)離散化,令τ=λT,f=n/NT (T 為采樣間隔,N 為總的采樣點數),則廣義S變換的離散形式為[10]:
(5)
式中,λ、m、n =0,1,???,N-1。
1.3 S能量熵
按信號能量劃分,可定義其能量熵為[11]:
(6)
式中,p i=E i/E 為第i 個正交分量的能量在總能量中的比重。
由信息熵性質可知,熵H 值取決于pi 分布的均勻程度。由此,pi 之間的分布情況能夠表征信號的細節特征,可用于進行故障識別。
采用式(5)對信號進行廣義S變換,得到m行n+1列的復時頻矩陣S,其中列表示信號的瞬時時間點,行表示信號的瞬時頻率,頻率差為fs /N (fs為采樣頻率)。然后沿頻率軸求取矩陣每行的能量熵,得到表征信號細節的特征向量,即故障分析向量。
1.4 VPMCD方法
VPMCD方法[12]是一種分析信號數據特征值之間內在關系的模式識別方法。通過對信號特征值進行建模,解決了傳統分類器參數選擇主觀性的局限,并極大地簡化了運算過程,縮短了分析時間。常用的變量預測模型(VPM)如下所示:
線性模型(L):
(7)
線互模型(LI):
(8)
二次模型(Q):
(9)
二次交互模型(QI):
(10)
選擇上述模型之一,用Xj(j≠i)建立故障分析模型,對Xi進行預測可得:
Xi=f (Xj,b0,bj,bjj,bjk)+e (11)
稱式(11)為Xi的變量預測模型。其中,Xi為被預測變量;Xj為預測變量;b0,bj,bjj,bjk為預測模型的參數;e為預測誤差。
VPMCD方法通過VPM分析信號的特征值,_到預測信號狀態的目的。將故障分析向量的特征值輸入預測模型,以其特征值的誤差平方和最小為判定依據,對風機軸承運行狀態進行故障診斷[13]。
2 基于S能量熵的軸承故障診斷方法
由上分析,該文提出一種基于S能量熵的直驅式風電機組軸承故障診斷方法。通過對風機振動信號進行廣義S變換,將信號的主要能量集聚在一定的時頻域內,在求取廣義S矩陣的頻率能量熵,構成故障分析向量,最后將故障分析向量的特征值輸入VPMCD診斷模型進行故障診斷。該方法實現的流程圖如圖1所示。
具體步驟如下。
(1)對風機各運行狀態下的軸承振動信號進行采樣,采集N個樣本。
(2)對采集到的信號樣本進行廣義S變換,得到廣義S矩陣。
(3)對廣義S矩陣求取各子頻率的能量熵,構成故障分析向量。
(4)選取各運行狀態下n組故障分析向量作為訓練樣本,建立基于VPMCD的故障診斷模型。
(5)將待預測信號故障分析向量的特征值輸入VPMCD故障診斷模型,對軸承故障進行診斷。
3 實驗分析
為了驗證該文方法的有效性,將提出的方法應用于直驅式風機實驗數據。風機實驗臺結構簡圖如圖2所示,主要由電動機、主軸、扭矩儀和發電機組成。其中由電動機模擬風對風輪產生的作用,電機型號為YZ2132M2-6,平均轉速為908 r/min。主軸、扭矩儀和發電機之間由聯軸器連接,發電機輸出端通過交直逆變器由三相插座接入實驗室電網。實驗軸安裝在電動機側,軸座上裝有加速度傳感器,傳感器型號為ADXL001,采樣頻率為8 kHz。采用線切割分別在各故障類別軸上開設0.3 mm的小槽模擬軸承外圈、內圈和滾動體局部故障。在此條件下,分別對軸承正常、外圈、內圈和滾動體局部故障4種狀態的振動信號采樣,每種狀態測得50組數據。隨機從4類狀態各抽取30組數據作為訓練樣本,將剩下20組數據作為測試樣本。
3.1 信號分析
以外圈故障為例,圖3為風機軸承外圈故障振動信號樣本的時域波形圖。對此圖4正常狀態波形圖,可以看出外圈故障波形圖中出現了一些波形變化,但沒有明顯的特點。
對外圈故障樣本進行廣義S變換,得到廣義S矩陣。根據式(6)求得廣義S矩陣頻率方向的能量熵,圖5為正常、外圈故障和滾動體故障3種狀態下的S能量熵圖。圖5中清晰反映了不同故障類型能量分布的不同。正常狀態下S能量熵能量峰值大約在10左右,頻率在1 kHz;外圈故障狀態S能量熵能量峰值大約在7左右,頻率在2.7 kHz。由此可知,S能量熵可以直觀反映不同狀態的特征,具有較好的可分性。提取樣本S能量熵的特征值,組成故障分析向量。
3.2 故障診斷
使用VPMCD方法需要樣本特征值之間具備較好的相關性。故首先對4種狀態的故障分析向量進行相關性分析。表1為4種狀態部分特征值的相關系數表,可見滿足VPMCD的使用前提。
選用LI線互模型,由式(8)可知,該模型需要b0,bj,bjj,bjk等共11個參數,每種狀態從訓練樣本中隨機選取20組進行模型訓練,輸入VPMCD建立方程組,估算各參數數值,得到特征值對應的VPMik,建立故障診斷模型。其中,VPM1為正常模型;VPM2為外圈故障模型;VPM3為內圈故障模型;VPM4為滾動體故障模型。
用測試樣本對故障診斷模型進行檢測,通過建立的VPMik(k=1,2,3,4)對4類狀態下的測試樣本進行預測,計算所有預測值的誤差平方和,并根據最小原則進行類別劃歸,部分測試結果見表2。實驗結果顯示,4種狀態剩余80組樣本中,77組都被成功識別,識別率達到96.3%,表明該文方法的有效性。
4 結語
該文提出一種基于S能量熵的直驅式風電機組故障診斷方法。通過對風機軸承振動信號進行廣義S變換,提高信號高頻區的頻率分辨率,使信號中的主要能量集聚在一定時頻域內,解決S變換在處理非平穩信號時,能量時頻集聚性較差的問題。然后利用能量熵對廣義S矩陣進行特征提取,并結合VPMCD建立故障診斷模型,進行故障診斷。仿真實驗結果表明,該文方法能夠提高風機軸承故障的識別精度,證明了該方法的可行性。
參考文獻
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在風能應用中,隨著風電機組日趨大型化,風機矗立得越來越高,特別在近海風電開發中,風電機組輪轂高度一般在80到100 米,葉片長度達到了50到70 米,滿足其高度要求的測風塔的建設變得越來越困難且昂貴;而對于風機葉輪整個旋轉平面內的風和湍流的精確測量,傳統測風塔也具有了較大的局限性。因此,有必要尋求一種新的方法替代在傳統測風塔上安裝儀器進行風的測量,有著更遠測量距離和無干擾測量的激光雷達就是一個很好的選擇。
1 對比觀察實驗的基本原則
本次對比觀測主要目的是驗證激光雷達測風設備在觀測精度、可靠性、穩定性、電源供給、安全性等各個方面是否能夠達到常規觀測儀器的標準,能否替代傳統測風塔用于南海海上風能資源測量。因此,本次對比觀測需要重點考慮的是激光雷達測風設備和傳統測風塔觀測到的風速為同一位置、同一高度的風速、風向。本次對比觀測試驗在場地選擇、對比觀測儀器選擇、對比方案設計和資料篩選分析等方面參考丹麥RISO實驗室的激光雷達測試規范,并滿足IEC 61400-12-1中的相關規范要求;選址和對比觀測方案充分考慮對比觀測環境地形、地貌、周邊障礙物影響、海陸界面粗糙度不同造成的風速分布和切變差異,同時考慮區域風速、風向隨著季節變化的趨勢,根據進行對比觀測的時間選擇測風塔和激光雷達測風設備的相對方位。
2 對比觀測實驗中所要用到的儀器與配置
本次觀測實驗中,擬建一座100米高的桁架式測風塔,設計及橫臂長度滿足IEC61400-12-1附錄G中的規范要求。塔體采用圓鋼格構式焊接結構,邊寬800×800mm,節間采用法蘭螺栓連接,塔身設計4層拉線,按水平120度夾角布置(如圖1所示)。該類型測風塔設計安全風速為60m/s,抗震烈度為8度,垂直度為1:1000,具有結構輕巧,易于運輸和安裝,在現場環境下結構穩定及振動小等特點。
測風塔的測風設備選用美國NRG symphonie型測風儀和德國Ammonit Thies Compact型測風儀兩種,記錄儀采用METEO-40L(24個通道,實現秒級數據的存儲)。NRG的主要參數指標如下:風速量程0~70m/s,風速誤差<0.1m/s(5 ~25m/s),斜率為0.765,不確定度等級為Class 2.4A,Class 7.7B;風向量程0~360?,風向誤差<0.1?;使用環境為-55°C~60 °C。Ammonit的主要參數指標為:風速量程0~50m/s,風速誤差<0.1m,斜率為0.07881,不確定度等級為Class 0.9A,Class 3.0B;風向量程0~360?,風向誤差<0.1?,無北向間歇效應;使用環境為-30°C~70 °C;采用測風儀采樣時間間隔為1秒,激光雷達是以激光器為光源向大氣發射激光,接收大氣(氣溶膠粒子和大氣分子)的后向散射信號,通過分析發射激光的徑向多普勒頻移反演出風速,它與微波氣象雷達、風廓線儀相比,最突出的優點就是“晴空”探測能力、高時空分辨率[8]。本次對比觀測實驗中,擬采用Windcube V2和Galion G250兩款激光雷達進行測試,這兩款雷達都是脈沖激光雷達,均采用VAD測量,即垂直軸掃描測量,對比的基本項目為50、60、80、100米四個高度的風速和風向。
3 觀測位置的選擇及設備的布置
對比觀測場址的選擇是實驗方案確定中的核心內容,既要對于南海海上的風資源環境有較好的代表性,又要考慮到地址建設條件等可行性。選址需充分考慮對比觀測環境地形、地貌、周邊障礙物影響、海陸界面粗糙度不同造成的風速分布和切變差異,同時考慮區域風速、風向隨著季節變化的趨勢,根據進行對比觀測的時間選擇測風塔和激光雷達測風設備的相對方位。
激光雷達對比觀測試驗首先要保證場址的一致性,即傳統測風塔要與激光雷達測風環境一致。需盡可能選擇周邊無障礙物影響、對比測試場地開闊、下墊面粗糙度小,與海洋測風環境相同或者相似。此外考慮進行對比觀測所服務項目具體情況、以及對比觀測所需資源條件。對本次對比觀測擬候選2個參考點進行綜合對比,如下表所示:
表1 參考點情況表
選項
參考點1
參考點2
觀測環境
海灘總長約2km,海灘中心距離余脈約2km,距離山主峰約10km。整個海灘相對開闊平緩。向陸一側分布有稀疏的2~3m高的樹木。
整個海灘更加開闊平緩。海灘中心向西遍布養蝦場,養蝦場外緣距離海邊約100m。向陸一側分布有稀疏的2~3m高的樹木和零星2~3層樓房。
與項目相對位置
與海上風電場最近距離約15km
與海上風電場最近距離約10km
安全保障
需人值守,安全可靠性一般
需人值守,安全可靠性一般
供電
附近有交流電源
附近有交流電源
運輸條件
陸運可達
陸運可達
協調難度
需征地、協調當地
需征地、協調當地
建測風塔施工難度
較易
較易
其他
需建在離山稍遠的地方,避免其對測風造成影響
場內西端為養蝦池
參考點二,雖然觀測環境在某些方面與海洋(近海)環境有一定差別,如粗糙度和周邊障礙物情況,但是與實際海洋(近海)海面粗糙度情況差別較小,障礙物距離擬選位置相對較遠。而且該點距離擬開發海上風電場相對較近,在氣候特征相似性以及后續開展工作等角度也具有一定優勢。優先推薦參考點二。
考慮到計劃的測風時段應為2014年4月份以后,5月到8月該場址范圍內風的風向參考點二最近的測風塔數據應為從海洋吹向陸地的夏季風,結合對比觀測應達到盡量模擬真實海洋環境的目的,擬采取測風塔和激光雷達沿海岸線平行分布的形式。
圖 1 測風塔和激光雷達布置相對位置示意圖
4 實驗數據的分析處理
對比的原始數據主要為傳統測風塔和激光雷達測得的50米、60米、80米和100米4個高度層上的風向、風速以及湍流強度。在進行對比分析前需進行數據的檢驗和篩選以及樣本的分類。數據的處理分為兩步,第一步是按照常規的10min平均的數據進行處理,考察其相關性;第二步是根據測得的秒級的數據,確定合適的時間間隔平均,比如1min~5min內等進行對比,為進一步合理的利用激光雷達的高采樣率的特性,確定合理的數據測量結果平均的時間間隔,研究不同時間尺度下湍流特性的測量結果的差異等提供依據。
常規的處理流程介紹如下:(1)數據檢驗和篩選,首先要進行多種觀測數據的同步性調整,為了確保各種儀器記錄的數據為同步觀測的同一空氣團的運動狀況,需要對多種對比觀測數據的同步性進行精準調整,調整順序為:時制調整、數據采集時鐘微調;然后要開展數據有效性的檢驗與樣本的篩選,為了保證對比分析檢驗參數的可靠性和公正性,需要對對多種對比觀測數據的有效性進行檢驗,篩選出實測數據有效率達到一定要求的樣本數據;最后要開展樣本的分類,依據不同風速條件下邊界層風特性參數的不同特征表現,將測風數據分類為較大風速和小風速兩類。以杯式測風儀10min 平均風速為基礎,將0-4m/s 的風速數據劃定為小風速樣本,將≥6m/s 的風速數據劃定為較大風速樣本數據;根據脈沖激光雷達測風原理,考慮到降雨雨滴的大小、密度及其運動軌跡可能對激光等遙感式測風儀的影響,將測風數據分類為有、無降雨樣本。收集對比觀測試驗期間氣象站的降雨資料,對測風樣本進行分類;(2)數據統計及對比分析方法,經樣本檢驗和篩選后,對不同樣本情況下的風速和風向進行對比分析,分析主要包括風速、風向、湍流強度和風廓線等的均值、最大值、最小值、標準偏差、擬合度、絕對和相對偏差、相關系數等;(3)質量控制,方案制定、場址選擇、儀器選擇符合IEC以及國家的相關規范,儀器使用前應進行嚴格標定;數據處理過程和分析過程邀請國家可再生能源質檢體系進行審核;為提高對比觀測試驗的客觀性,場地、儀器、驗證結果等,邀請國家可再生能源質檢體系進行驗收。對比觀測驗證報告邀請中國水利水電規劃設計總院評審。
5 結束語
本文就主要對南海海岸邊所開展的激光雷達與傳統測風塔的對比觀測試驗進行了簡單分析,這能夠為進一步應用激光雷達開展海上測風觀測提供應用經驗與理論依據。
參考文獻:
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