多级情感分析（精选7篇）
多级情感分析 篇1
摘要：随着互联网技术的普及,电子商务平台的规模越来越大,在虚拟环境中购物,消费者的评价就至关重要,研究电子商务产品评论多级情感分析的目的就是让产品评价的参照性更加科学客观。以基于产品评论为情感分析的对象,从计算机数据的挖掘和自然语言处理的角度出发,对电子商务产品评论多级情感进行分析和总结。
关键词：电子商务,产品评论,多级情感分析
0 引言
科技是推动社会发展的根本推动力,互联网技术的迅速发展已经深入人们生活,成为了生活中必不可少的组成部分,颠覆了传统商业面对面交易的局势,提高了资源分配的时效性和利用效率,创造了极大的经济效益。在新的环境下,电子商务事业既给社会带来了新的生机也创造了极大的挑战,在两个电脑终端进行见不到摸不着的交易,是基于人与人之间信任搭建的交易平台,在网络交易平台上评论的客观公正对消费者有着主要的引导作用,是吸引消费者的重要参考标准,所以说评价的客观与公正对电子商务模式有着至关重要的作用。本文就电子商务产品评论多级情感分析的研究构架进行探讨。
1 多级情感分析的原理与发展
产品评论由语句表达其含义,在分析评价的多级情感时,要把评论进行细节分化,分为不同的层次以词组为基本单位,依次组成句子和段落。现代技术中,主要的情感分析技术是基于人工智能的分析方法,其中一种最为常用的方式是利用大数据的处理与运算,通过一定的计算程序,最后得出结果,另一种是利用数据库存档的词语与段落,通过类比与整合,通过数据库中的信息比对来总结段落的包含的情感。人工智能的检测估算技术主要由最大熵、也里斯本、TWM三种提取信息的方法在实际运用过程中,TWM是最有效的方法,数据还原最为接近实际,在统计与情感分级领域较其他方案误差的波动性最小。对于特殊结构的语句TMW分析方法,在句式变通方面不够灵活,在网络评价中,很多网民习惯性的利用口语的方式进行表达,那么就导致语言环境的多变化,在中英文参杂的语言表述环境下,TMW的分析不能有效识别,在这方面也里斯本方法是最有效的处理方式,在句子的情感分析中,利用拆分比对综合处理的方法能有效的提取段落文章的情感。
2 产品评论多级情感分析实现
在于与情感的提取中,最重要的是能在数据库中找到对应的模块,能有效的提取到关键词,通过不同词组的分类以及不同情境中应用表达的不同情感进行词组分区,在进行情感的多级分析中,通过多个步骤进行中心词的提取、词组类型的分类、判断现有情景的有无的数据情感的表达、在数据分区中进行比对分析。把词组进行整合,形成能表达情感的句子,把句子进行分类,有积极性单句、消极性单据、中性句、积极性复句、消极性复句等几种形式,最后整合段落中多级情感的表达进行情感综合分析。
2.1.1复句的整合与多级情感分析
复句主要的存在形式不同于正常语序和表达,以假设句、欲扬先抑句、双重否定句为主要的类型。在实际中这些类型的句式有很多比如:要是我高考成绩再高些就好了,这是假设句。即使我的成绩不是很高,但是已经有很大的进步,这是欲扬先抑句。不能努力学习就不能取得好的成绩,这是双重否定句。在复句的处理中,要首先识别句子的结构与表达手法,通过词组数据库找到对应的词语的含义,总结不同复句类型的情感表达规律,再通过不同句式的组合对应出情感的表达。
2.1.2类比句的多级情感分析
在类比句中一般是通过一种常见或者有共同常识性认识的物体的特性表现产品的优点或者缺点。在类比句中多级情感的分析的关键是关键词的提取,在类比句中主语不止一个,或者主语用另一种形式进行了替换、代指。在计算机数据的挖掘中,应用扩展算法提取出表现的结构与主语的关系,总结识别类比句在语境表达中的蕴含情感的规律。在进行类比据的情感分析时,主体的判定是能准确判断情感的基础,把主体和喻体,通过语句的类型,词组的含义尤其是寓意进行综合的分析,外加上修饰词、句式类型的影响因素进行多吉情感分析。
2.1.3单句的情感分析
通过句式结构组成单元的多少来定义了单句和复句,单句是能表达情感的最简洁的句型。单句的构成不叫简单,没有复杂的组成结构,表达的含义以及蕴含的情感直观明了。在单句的情感分析中,关键词的属性决定了情感表达的方向,关键词是积极的那么在单句中表达的情感就是正面的,反之,就是负面的。单句中修饰词起到点缀作用,在关键词属性的表达上能加深或者减弱表达的情感的剧烈程度,但不能改变属性。即在单句中确定主语的属性以及修饰词的表达强烈程度,综合分析单句的情感值。
2.2通体文本情感分析
前面我们把文本进行拆分,先判断词组再判断句子及句式,通过对应数据,进行每一个词组的情感定位和不同句型的情感分析,文本作为情感的完整表达的依附,那就需要整合所有的句子以及段落进行情感的综合分析,在句子情感的表达中,为了整体情感分析的完整性,以及计算机数据采集处理的协调性,把积极单句到消极复句以正负对称的结构进行记录,综合数据的得分计算出文本的多级情感,这里采用提取中心词,整体整合的方法进行评定句子中情感的强度等级,对电子商务产品的评论,按照对应法则进行有序排列,进行断定文本通体的情感表达。
2.2.1支持向量机
在十九世纪末支持向量即SVM技术由德国科学家提出,是一种基于向量映射原理进行数据的统计、划分类别的一种广泛应用的情感分析技术。在SVM能够支持的范围是线性范围内的数据整合统计分析,在线性范围内数据通过SVM的处理能过得到一一对应的平面映射关系,通过特有的函数对应关系与数据处理方法,能够实现把普通文本转化成对应的几何向量,通过向量乘积,转化为立体空间的空间问题来获得线性归属的类型,向量积通过SVM的内核函数显示。
2.2.2采集资料与数据库的建设
数据库是基于真实调研的数据集合,通过足够大的样本统计,反映出现象的内在规律,就电子商务评价的统计与数量的整合,要求统计样本要做足够大,涉猎范围要广泛,不能出现偏颇的现象,数据的真实性才能总结内部的规律,实现内核函数与实际曲线的重合度达到有效的要求。以淘宝网和京东商城为代表的电子商务平台,评价数目足量也就是样本集合大,两大电子商务平台经营的范围足够广,覆盖了人们日常生活中几乎所有能涉猎的范围。所以说在数据库的建设上,以阿里巴巴、京东商城的统计数据为核心数据资料,提取有用的电子商务产品评价,过滤以表情、自动回复的套话为首的无用的评价,在采集中不予采纳和记录。
2.2.3标注方法与对应原理
在上文中我们简要的提到了把词组的含义按照本身含义,参照积极与消极的对照分为五个等级,在文本情感的标注方法中,按照满意度分为五个等级,按照等级进行数据化整合按照满意、失望程度,正负标记编号,在统计中能够利用计算机识别的语言进行函数转化和多级情感的分析。
3 结语
本文中讲述了电子商务产品评论多级评论的基于产品评论的情感分析研究,就计算机数据挖掘和自然语言处理方向的现代方法进行了探讨,介绍了数据库技术与标记方法,在句型的分析与探讨上,介绍了具体的分类原则以及识别技术。2005年以来电子商务规模呈现爆炸式发展,现代电子商务产品评价的多级情感分析还有很长的路要走,网络用语等新生词语还需及时更新,多级情感的分析才能更加准确。
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多级负荷预测的基础问题分析 篇2
关键词：电力系统,多级负荷预测,雷达图,相关因素,母线负荷预测
0 引言
电力系统负荷预测是电力系统规划与运行中的基础性工作[1,2],一直受到国内外学者的关注,理论研究的成果层出不穷[3,4]。
负荷预测中常常存在多个预测结果之间的不均衡、不协调现象,例如,上下级电网的预测结果之间[5],空间总量负荷和小区负荷之间[6,7],各行业(产业)电力需求与全行业(产业)电力需求的对应关系之间,年度和月度预测结果之间,等等,都会出现不协调情形。据此,我们提出了多级负荷预测及其协调问题[8]。
多级负荷预测,是指对于同一预测量,电力系统会在不同时间(周期)、基于不同行政级别、根据不同属性、不同结构等特征,分别做出预测,得到各自的预测结果[8]。多级负荷预测的协调,是指多级负荷预测的结果之间理应在本质的物理机理上存在关联,应该满足一定的关系,而由于不可避免的预测误差的存在,各级预测结果之间并不能自然地达到一致,必须经过一定的调整才能使其在数值上保持统一和协调[8]。
本文的目的是探讨多级负荷预测中的一些基本问题和研究思路,旨在为电力部门提供一套行之有效的分析工具,进行多级负荷预测结果之间的协调,同时可以有效地提高负荷预测精度,更好地指导电力系统的规划和运行。希望电力系统中多级负荷预测的协调问题及其分析方法成为负荷预测理论的重要组成部分。
1 多级负荷预测的基础:负荷预测的分类方式
多级负荷预测的协调问题是基于负荷预测自身的分类方式的,因此,这里先对负荷预测的分类方式做一些深入的分析。
1.1 负荷预测分类方式的拓展与完善
一般的分类过程,主要是根据预测期限、预测量的属性进行的。实际上,在通常的分类中,人们经常并列地提到长期负荷预测、母线负荷预测[9,10]、日负荷曲线预测、空间负荷预测[6,7]等概念。如果继续深入分析,可以发现,这种“并列”的提法是不确切的。那么,何种的分类方式才是完善的呢?
总结目前所见到的预测视角,我们认为,负荷预测可分别按照如下角度进行划分[2,11]:
1)时间角度
从时间角度分,可以包括:年/季/月/周/日/时分。这里,分类是以预测的循环周期为依据的,例如,年度预测,是指一般每年进行一次。因此,年度电量预测、年负荷曲线预测等均属于年度预测。当然,有时候会根据最新变化的情况进行“滚动预测”,但这并不影响此类周期的预测的实质。
2)空间角度
从空间角度分,可以包括:整体/分区/节点/用户。经常提到的空间负荷预测、变电站负荷预测都是此类视角的具体体现。
3)指标属性
从指标属性角度分,可以包括:整刻度值/统计值/连续曲线/积分值。其中,整刻度值主要是功率的采样值,如果是96点采样,则对应于每15 min一个点;统计值可以是某个周期内的最大、平均、最小负荷等;连续曲线对于不同期限有不同的含义,例如年度预测中的年负荷曲线、日负荷预测中的日负荷曲线等;积分值主要是电量值,各类电量都只有累积数值,而没有整刻度数值或某个周期内的最大最小值。
4)行政级别
从行政级别角度分,可以包括:国家/区域/省级/地级/县级。目前阶段最常见的是网、省、地级别的预测问题。
5)口径角度
从口径角度分,可以包括:全体/电网企业。其中,电网企业统计的是该电网企业范围内的负荷或电量,例如省级电网企业关心省网统调负荷,地级电网企业关心的是网供负荷等;而这里的“全体”主要是指不区分电网企业内部、外部的总体统计指标,例如全社会用电量、全口径发电量等,显然,该数值不同于电网企业营业范围内的数值。
6)环节角度
从生产环节角度分,可以包括:发电/供电/售电/用电。其中,发电角度的数值包含了厂用电和线损;供电角度的数值扣除了厂用电;售电角度的数值一般是站在电网企业的经营角度来统计的。
7)结构角度
从结构角度分,可以包括:总量/分类。这里的分类对于不同结构划分有不同的含义。例如,如果将“总量”对应为全社会用电量,则可将其划分为一、二、三产业和城乡居民生活用电,也可以划分为各行业电量,这些都是“分类”数值。对于电网企业而言,如果将“总量”对应为售电量,则可将其划分为不同电价类别的售电量,常见的包括大工业售电量、非普工业售电量、农业售电量、非居民售电量、居民售电量、商业售电量、趸售电量等。
1.2 图形化的负荷预测分类方法
总结如上的方式,负荷预测的各种分类构成了一个7维空间,任何类型的预测问题都是这个7维空间中的一个点(对应7个维度属性的组合)。例如,“年-整体-积分值-省级-全体-用电-分类”这个点(即这7个属性的组合),则意味着对某个省级电网的年度某产业(行业)用电量进行预测;而“日-整体-连续曲线-省级-电网企业-发电-总量”这个点(即这7个属性的组合),则正是通常所提到的省级电网日负荷曲线预测(统调发电口径)。当然,在这个空间中也可以找到我们通常所提到的周负荷预测、母线(节点)负荷预测、空间负荷预测等。同时需要指出,有些组合是没有意义的。
为了完整地描述负荷预测的分类,这里利用一种典型的多维图——雷达图(Radar Chart)来表示各种预测内容及其分类。
雷达图实质上是一种数据表征和分析的技术,在用于表征负荷预测的分类时,首先确定一个中心点,然后根据上述7个维度的分类依据,将中心点周围360°作7等分,每个等分位置划一条线段,构成7个坐标轴,每个轴对应1个维度的分类方式。在每一坐标轴上,根据该分类的属性数目的多少,进行等分。由此,对于每一个完整的7维分类,分别将7个取值画到相应坐标轴的某个对应位置,各个坐标轴上的点依次连接起来,就构成了这个分类的雷达图。负荷预测分类的雷达图如图1所示。
图1中标出了一些常见的负荷预测类型,它们与属性的对应关系如表1所示。类似地对各个属性进行其他方式的组合,就可以得到负荷预测的各个类别。
2 多级负荷预测中相关因素的影响分析
在负荷预测中考虑气象等相关因素,已经成为人们的共识,已有大量的文献提出了许多方法,设法在负荷预测中体现气象等相关因素的影响。然而,现有文献所提出的各类方法中,一般均假设可以用一组气象数据(包括天气类型、温度、湿度、风速、等)来描述所预测电网的气象特征,进而展开各种分析。实际上,对于我国而言,这种处理方式在一个较小的地理范围内(地级市或以下)可以应用,而在大电网(省级或以上)中一般不能直接使用,因为不同地市的气象条件可能有较大差别,无法统一描述。这就引出了多级负荷预测中不同级别电网对气象等相关因素的处理方式问题。为此,首先要从供应侧和需求侧角度分析相关因素对预测对象的影响。
2.1 相关因素对供应侧和需求侧的影响
根据我国现行的调度体制,网省电网需要预测的是“统调负荷”,实际上就是需要由网省电网调度部门统一调度来满足的负荷;而地市电力部门作为省级电网的下级单位,需要预测“网供负荷”并上报给省级电网。虽然人们认为相关因素会影响电力负荷,但是,从机理上分析,相关因素并不是直接影响“统调负荷”或“网供负荷”,而是首先对总用电负荷和非统调负荷产生影响,而后由“总用电负荷=网供/统调负荷+非统调负荷”这样的关系式,对“统调负荷”或“网供负荷”产生作用。这个过程可表示为图2。
那么,相关因素究竟如何对总用电负荷和非统调负荷产生影响呢?这需要分别从供应侧和需求侧角度分析相关因素的影响,可大致表示为图3。
从图3中可以看出:
1)从需求侧来看,负荷波动的原因主要有:气象因素造成的负荷变化(冬季采暖负荷、夏季降温负荷最为突出);大用户用电的非计划性造成负荷的变化;等等。此时,相关因素直接影响了总用电负荷中的某些部分,从而将间接地由“总用电负荷=网供/统调负荷+非统调负荷”这样的关系式,对“统调负荷”或“网供负荷”产生影响。
2)从供应侧来看,小水电、小火电、自备电厂等类型发电资源对电网造成的影响较大。例如,小电厂非计划性开停机或发电上网的随意性,直接导致“统调负荷”或“网供负荷”的大幅度波动;又如,地方小水电靠天吃饭,有了降雨,就可以发电上网,没有来水就不发电。此时,天气突然变化而产生的降雨量直接影响了小水电的发电出力,从而将间接地由“总用电负荷=网供/统调负荷+非统调负荷”这样的关系式,对“统调负荷”或“网供负荷”产生影响。
通过图3的电力系统供需平衡分析,我们可以设计关于相关因素处理的两大类处理方式:
1)隐性考虑影响因素的方式:
这种处理方案的思路是,直接建立网供/统调负荷关于影响因素的相关关系,进行分析。
2)显性考虑影响因素的方式:
这种处理方案的思路是,首先分别建立总用电负荷关于影响因素的相关关系;其次建立非统调负荷关于影响因素的相关关系;然后,按照“总用电负荷=网供/统调负荷+非统调负荷”的关系式,分析网供/统调负荷的变化规律。
2.2 不同级别电网对相关因素的处理策略
根据以上分析,我们认为,网省电网和地市电网处理相关因素及其他因素的策略将有所区别。
可以将网省电网和地市电网在负荷预测方面的特点对比如表2。
市电网在负荷预测中应重点分析如下特点:
1)地区电力系统通常是一个容量较小、波动较大的电力系统,有上级电网和地区内小电厂这样的两类电源供电,满足“总用电负荷=网供负荷+地区内发电负荷”这样的关系式,运行调度人员所关心的是网供负荷的大小;
2)该系统中一般有若干个负荷容量相对较大的大用户,其用电行为极大地影响总负荷;
3)多变的气象条件对小水电的发电行为影响很大,从而影响网供负荷;在雨量不足时,地方小水电发电不足,主要依靠上级电网供电;而雨量充沛时,地方小水电发电大增,甚至会出现网供负荷为负的情况,这是因为地方小水电发电出力已经高于地区总用电负荷,造成地方小水电发电出力倒送到上级电网的情况出现。
4)以上特点对地市负荷预测提出了特殊的要求,必须建立针对性强的负荷预测方法,特别是妥善处理小水电等因素对地方负荷的影响。
网省电网在负荷预测中应重点分析如下特点:
1)根据负荷的构成规律,可以考虑两类途径,一类途径是网省电力部门直接根据自身的负荷规律进行预测,另一类途径是网省电力部门直接汇总下级电网的预测结果,并且在适当考虑负荷同时率的情况下进行修正,形成多级负荷预测的体系。
2)网省电力部门如果考虑气象因素,则必须注意气象因素的获取方式。因为天气预报一般是针对地市范围而做出的,没有直接针对网省的天气预报,因此,可以考虑以下级电网的最高负荷或日电量作为权重,对下级电网对应地区的气象因素进行加权平均,然后再按照各类气象因素的处理策略进行分析和预测。
3 多级预测体系下的母线负荷预测
3.1 母线负荷预测与系统负荷预测
精确的母线负荷预测是合理安排生产调度计划、进行日前安全校核的前提和保障,提高母线负荷预测精度是实现调度精细化管理的前提。
由于母线负荷预测具有量大面广的特点,使得母线负荷预测更具有多级预测的特性。这从常见的“分布因子法”中可见一斑。使用“分布因子法”进行母线负荷预测的思路是:首先由系统负荷预测取得某一时刻系统负荷值,然后将其分配到每一母线上。具体步骤为:
(1)确定母线负荷预测用的分配模型;
(2)确定或维护负荷分配模型参数;
(3)对指定的时间和系统负荷(预测值)计算各母线负荷。
常用的负荷预测分配模型有:
(1)树状常数负荷模型
将上一级负荷按比例(在各时段为常数)分配到下一级负荷。
(2)考虑负荷区域不一致性的模型
在这一模型中,最高层为系统负荷,第2层为区域负荷,第3层为母线负荷。在系统负荷到区域负荷之间采用随时间变化的分配系数,在区域负荷到母线负荷之间仍可以采用常数型的分配系数。
(3)考虑负荷类型不一致的模型
在这一模型中,最高层为系统负荷,第2层为类型负荷,第3层为母线负荷。在系统负荷到类型负荷之间采用随时间变化的分配系数,在类型负荷到母线负荷之间仍可以采用常数型的分配系数。
(4)混合负荷模型
在这一负荷树中,第1层为系统负荷,第2层是负荷类型,第3层是地域划分,第4层是母线负荷。在系统负荷到类型负荷之间采用随时间变化的分配系数。在类型负荷到区域负荷之间采用随时间变化的分配系数,也可以采用常数。在区域负荷到母线负荷之间一般采用常数分配系数。
这里所采用的“分配”方式,正是多级负荷预测中多级之间“加和性”的体现。
3.2 虚拟母线的概念及其应用
在节点负荷作为电网中的基本负荷及预测单元的同时,本文提出“虚拟母线”的概念,进一步实现区域化的负荷分组及局部区域负荷预测。
节点负荷可以作为最基本的负荷单元,某一个具有独立负荷特性的局部区域必然由多个节点负荷组成。所以可以通过将若干节点负荷组合的方式来构建局部区域历史负荷样本,并以此为数据基础,在对局部区域负荷进行规律性分析、相关性分析的基础上进行预测计算。
进一步,受电力系统安全运行约束的影响,在电网中存在一些局部区域,这些局部区域内各变电站虽然属于不同的行政区域,但是具有相近的负荷特性,在电网安全分析过程中,它们可以被视为一种扩大的广域母线组进行负荷预测,这就是“虚拟母线”。
利用“虚拟母线”对局部区域进行精确的负荷预测的意义在于:
(1)对虚拟节点的深入数据分析与预测,能够为调度计划及规划部门提供变电站和小地区的精细化的负荷预测结果;
(2)为调度方式安排和运行值班人员快速判断电网安全约束情况提供直观明了的数据;
(3)用于参考区域负荷特征的调度辅助决策支持;
(4)可以根据区域负荷平衡关系校正节点负荷预测结果,即,利用“虚拟母线”的负荷平衡机制,对其成员节点进行负荷预测结果的平衡补偿修正。
以如图4所示的河北南网局部地区为例。
根据电网安全分析结果,受石家庄地区东寺、侯坊、陈庄、系井、束鹿、里丰、枣营,衡水地区崔池、安平等220 k V变电站农业灌溉负荷所占比例较大的影响,春、夏季农业灌溉负荷高峰期,500 k V廉州、辛集站主变潮流较重,N-1方式下存在过负荷问题。
为了准确对石家庄东部地区各变电站的96点负荷进行预测,满足EMS系统进行安全校核的需求,需要打破行政区划,将以上各站母线负荷预测结果进行总加,以便快速准确地对电网安全分析结果进行预判,提高次日电网方式和发电计划安排的效率。实际应用证明,这种方式是有效的。
4 多级负荷预测的研究思路和内容
分析多级负荷预测问题,本文对多级负荷预测的研究思路和研究内容进一步归纳如下:
(1)协调算法的研究:参数估计[11]是多级负荷预测协调方法的理论基础,必须在数学上研究冗余方程及其解决方法。
(2)基本协调模式:研究负荷预测中一维两级协调,即基本协调模式,该模式只考虑时间、空间等中的一个维度的相邻两级负荷预测的协调,如年电量预测与月电量预测的协调,省级预测与地市预测的协调等。
(3)关联协调模式:由于多级协调过程中存在较强的关联特性,多维协调方法比一维协调的数学模型更复杂,需要考虑更多的约束条件,其求解难度也更大,必须运用合理的数学方法分析问题,进而找到有效的求解方法。关联协调模式包括了除基本协调模式以外的所有协调模式,在基本协调模式的基础上,研究空间、时间、属性等多级负荷预测的协调问题。
(4)预测可信度的判定方法及其应用:对于多级负荷预测协调问题,无论是基本协调模型还是关联协调模型,都涉及一个重要的物理量——预测可信度。需要研究以何种形式建立预测可信度,以及可信度在多级协调和精度评估中的应用方式。
(5)负荷类指标的协调方法:负荷预测总体上可以分为电量预测和负荷预测。对于负荷类需求数据,它具有非常强烈的时间特性,不能简单将子需求直接求和得到总需求,必须考虑负荷发生的时间特性。因此,需要对负荷类指标的多级协调问题开展专门研究。
(6)系统负荷预测与母线负荷预测的协调技术:系统负荷预测与母线负荷预测可以看作不同的级别,当分别对这两类对象独立地做出预测时,很可能出现两者之间存在明显的差异。母线负荷预测中常见的负荷分布因子法,实际上是完全承认了系统负荷预测的准确性,忽略各母线预测的准确性差异,通过按比例分配上级预测值来调整下级各母线的预测结果。然而,任何负荷预测模型都是对实际负荷变化规律的近似,预测结果难免会有误差。对于不同的预测对象(时间、空间、属性等的不同),由于负荷自身变化规律的不同,预测误差也不同,必须深入研究如何尽量充分利用和挖掘高预测精度母线的预测结果,因此在系统负荷预测与所有母线负荷预测结果之间进行协调,最终达到上下级负荷平衡、整体误差最小的目标。
(7)预测精度判定与评估方法:此评价体系的建立,将一改以往单一精度要求的预测精度判定与评估准则,为负荷预测效果的考核提供有效的判据。
(8)通过多级负荷预测提高整体预测精度的策略。多级负荷预测应在满足多级之间协调的基础上,提高整体预测精度,并提供精度考核的依据。
5 结语
多级负荷预测及其协调问题是负荷预测领域的一个新的科学问题。本文的研究包括:
1)负荷预测的分类方式是多级负荷预测的基础,本文通过拓展不同的分类角度,提出了基于雷达图的负荷预测的分类方法,从而清晰地表征负荷预测的“多级”特性。
2)本文从供应侧和需求侧角度分析了相关因素对预测对象的影响途径,提出了多级负荷预测中不同级别电网对相关因素的处理策略。
3)研究了多级负荷预测体系下母线负荷预测与系统负荷预测的关系,提出了“虚拟母线”的概念和应用方法。
4)本文总结了多级负荷预测的分析思路和研究内容,指出了未来的研究方向。
本文的研究为建立多级负荷预测理论提供了广阔的空间。应该指出,本文工作还属于探索性研究,设想尚比较粗略,希望全国电力系统负荷预测人员能够共同探讨这个问题,本文可为广大预测人员提供一些参考。
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[11]孙洪波.电力网络规划[M].重庆:重庆大学出版社,1996.SUN Hong-bo.Power Grid Planning[M].Chongqing:Chongqing University Press,1996
多级情感分析 篇3
关键词：电子文档,访问控制,身份识别
1 电子文档多级管控系统的整体需求分析
1.1 泄密原因分析
电子文档的泄密, 很大程度是有由于当前的技术手段较为落后, 技术防范措施不足导致的。随着计算机的普及, 现代办公呈现出自动化的重要特征, 越来越多的机密信息都是以电子文档的形式加以保管。一旦电子文档泄密, 就可能带来无法估量的损失。要设计电子文档多级安全管控系统, 首先第一要务必须全面认清泄密原因, 才有可能对症下药更好解决电子文档泄密问题。
泄密的原因大致包括以下几个方面:首先, 绝大多数的电子文档都没有设置口令密码, 或者即便设置了, 密码级别比较低, 破解容易, 起不到基本的保护作用。而且缺乏一个完善的身份认证机制来规范电子文档的使用权限。对于一些通过身份验证的使用者, 也没有进一步地加以权利约束, 对使用者的行为监管并不到位。第二, 对于电子文档使用过程的技术监督和管理还有所欠缺, 这直接导致保密的电子文档遭到复制粘贴修改、发送等操作, 极大地提高了泄密的概率。第三, 在发生了电子文档泄密事件之后, 相应的追责体制并不完善, 导致泄密者有恃无恐。
1.2 电子文档多级管控系统的设计目标分析
电子文档多级管控系统旨在从技术层面和管理层面双管齐下加大对电子文档的管控。技术层面上, 主要采用网络访问控制、密码和认证、底层驱动控制、虚拟磁盘、密钥管理、数字水印等信息安全技术及策略, 全面动态管理主机、服务器以及整个应用环境中的各类电子文档, 要做到事前安全部、署事中实时监管、事后安全审计, 从而实现电子文档立体式的、多级的全方位管控。管理从面上主要是加强制度建设和教育管理。本系统的具体设计目标主要包括以下几点:首先, 禁止非法用户的访问。具体的技术措施包括但是不限于指纹识别、视网膜识别、账号口令验证、个人数字证书验证等等, 通过对登陆用户的识别和身份验证, 识别非法用户, 拒绝非法用户进入系统。第二, 保护重要信息。对于电子文档的每个使用者, 都要赋予一定的操作权限, 这一权限直接与使用者的身份、职务、部门等信息挂钩, 不同的使用者拥有对电子文档不同的操作权限。打印机、移动存储设备的使用也要遵循安全管理策略, 不同级别不同角色的用户分级控制, 按照级别访问电子文档。通过用户角色权限管理、存储设备管理、存取控制等多种渠道, 禁止非法用户非法获取机密信息, 杜绝非法复制、拷贝等操作。第三, 加密信息, 即使发生外泄, 也不会导致信息被解读。采用密码技术对电子文档进行加密处理, 要确保重要的电子文档不论在何时都以密文的形式加以存放, 采用安全中间件的方式, 任何电子文档的使用者都无法绕过加密处理, 即使电子文档被带出系统保护范围, 也会无法读取。第四, 跟踪记录电子文档的违规操作。采用日志加密和数字水印等技术手段处理电子文档, 跟踪记录电子文档的使用情况, 包括何人何时何地对电子文档展开过何种形式的操作, 这些跟踪记录可以为电子文档的管理提供切实依据。第五, 终端设备与智能卡匹配使用, 防止终端设备丢失造成的信息外泄。采用智能卡的方式保存用户的身份识别标识、全新信息以及自动自动动态生成会话密钥。智能卡和移动终端设备必须配合使用, 缺一不可, 即使设备丢失, 也无法从移动设备中获取机密信息。
2 电子文档多级管控系统设计
2.1 系统组成结构
文档安全管理子系统、信息安全运输子系统以及主机防护子系统共同构成了电子文档多级管控系统。
(1) 文档安全管理子系统。文档安全管理子系统作为电子文档多级安全管控系统的核心主题, 主要负责电子文档进行自动加解密、动态授权访问和行为管控等等。其主要遵从动态配置规则, 利用数据库和文档服务器展开相关的控制和管理。用户使用电子文档时, 运行于驱动层的用户终端, 根据服务器的授权自动透明的将文档实时加解密;文档的接收者也必须通过核心服务器的验证, 只有通过认证的接收者才能在许可权限范围之内对电子文档进行相关操作, 不能通过核心服务器验证的用户无法打开加密文档, 确保电子文章永远处于一个安全的内部环境之中。 (2) 信息安全传输子系统。通过使用个人数字证书进行身份认证和一次一密的加密操作, 有效防比信息泄露、扩散、监听、篡改、冒名、重放, 提高信息通信传输的安全。 (3) 主机防护子系统。通过与安全文档管理系统配合使用, 可以有效地禁止未授权用户和应用程序访问网络、操作主机、读写U盘移动设备, 有效防止病毒、后门木马通过移动存储设备感染和入侵。通过个人主机上安装电子保险箱.用户可以将受系统规则保护之外的电子文档存放在电子保险箱中, 由于电子保险箱是设备驱动层无缝地嵌入到WINDOWS系统平台的文档系统, 对上层应用完全透明。所以高效地实现了本地文档保护的可靠性、稳定性、方便性, 保证了文档的安全存储。
2.2 系统实现效果
该电子文档多级安全管控系统面向用户需求而设计, 其基本上可以满足一般企业的电子文档的日常安全管理。该系统致力于提供全程的保护, 包括了电子文档建立、打开、使用、传送以及删除等全部生命周期在内。一旦脱离应用范围, 原则上电子文档将不可以继续使用。如果遇到特殊情况, 确实需要在应用范围之外使用电子文档时, 使用者可以进行离线申请, 景观管理中心的授权后, 使用者可以在授权期限、授权操作范围内获得离线的电子文档。
电子文档多级安全管控系统主要负责应用范围内电子文档的安全使用和传输, 保证主机和核心服务器的安全性。其可以有效杜绝未经授权的非法访问, 也可以防止木马、病毒的入侵。但是值得一提的时, 电子文档安全管控系统的设计是一项系统的庞大的工程。而且随着计算机水平的不断提供, 电子文档解密技术不断发展, 我们必须要不断学习最新的网络安全技术, 必须不断升级我们的操作系统, 同时注意对底层驱动处理上与主流杀毒软件共存, 不发生冲突。以上都是今后我们要继续努力的方向。
参考文献
[1]符凯, 陈晓江, 何路, 房鼎益.电子文档保护系统的设计与实现[J].微电子学与计算机, 2006 (09) .
关于多级放大器放大倍数的分析 篇4
放大电路对负载而言就相当于一个信号源, 所以放大器输出回路可以用一条有源支路来等效, 这条有源支路的电动势就是放大器的输出空载电压, 这条有源支路的电阻就是放大器的输出电阻, 输出电阻越小, 负载得到的电压就越大, 说明输出电压受负载电阻的影响就越小, 放大倍数受负载的影响就越小。
1 信号源内阻和负载电阻对放大倍数的影响
1.1 信号源内阻对放大倍数的影响
1.2 负载电阻对放大倍数的影响
2 两级放大器放大倍数的两种计算方法
2.1 把后级看成前级的负载
第二级的输入电阻为第一级的负载, 则第一级带负载的电压放大倍数为:
2.2 把前级看成后级的信号源
第一级的输出电阻为第二级的信号源内阻, 则第二级考虑信号源内阻时的电压放大倍数为:
3 N级放大器放大倍数的通用公式
4 多级放大器放大倍数计算举例
图2所示为两级放大电路, 由共射放大电路和共集放大电路连接而成, 已知rbe1、rbe2, 计算电压放大倍数。
从以上分析可以看出, 多级放大器放大倍数的分析是在单级放大器分析的基础上进行的, 将多级放大器拆成单级放大器后, 先计算各级放大器的输入电阻、输出电阻和空载电压放大倍数, 然后代入N级放大器放大倍数通用计算公式即可。
参考文献
[1]余辉晴.模拟电子技术教程 (第3版) .电子工业出版社, 2015.
多级情感分析 篇5
随着人类社会对信息需求的不断增大,基于传统通信的信息获取途径逐渐体现出其不足之处,存在难以实施或者由于多山等地理特点妨碍信号传输等问题。卫星通信具有广播、多播和覆盖面广等天然优势,可有效弥补传统通信不足,逐渐成为一种重要的通信工具[1,2]。随着卫星通信技术的发展,其应用领域不断扩展,用户不断增多,卫星通信协议族在不断扩展、完善[3,4],出于安全性、适用性等方面的考虑,研究卫星网络协议识别技术对于空间协议安全性分析具有重要的意义。
空间数据是根据卫星网络协议所产生的规则集合,符合一定的规则和结构[5],为模板分析思想在协议识别研究中的应用奠定了理论基础。原有模板分析算法[6]存在识别效率较低问题,为此,文中提出了一种基于多级模板分析的协议识别算法,通过分析协议结构构建协议特征的一级模板,判断一级模板间各模板的距离,在此基础上建立二级模板,并基于距离判断算法实现协议的快速识别。
1相关理论
1.1 空间协议结构
空间数据在传输过程中有如下特点:传输时延长、信道误码率高、非对称性、适合同地面终端进行协议转换。
空间通信协议体系结构[7,8,9,10]自下而上包括:物理层、数据链路层、网络层、运输层和应用层。其中,每一层又包括若干个可供组合的协议。网络层协议识别是进行上层协议识别并获取截获数据真实信息的基础,所以本文重点研究网络层协议识别。空间传输协议(SCPS)结构如图1所示。
在空间传输协议识别过程中,数据经常以比特流形式存在,使得特征位难以提取,分析难度增大。
1.2 距离判别
距离判别主要通过定义样本指标X的观测值x(p维)到各总体的距离,根据其大小判定样本属于哪个总体。下面首先给出有关距离的概念。
1.2.1 统计距离
设D是某个p维空间的一个点集,在D中的任何两点有一个非负函数d,对任意xi, xj∈D,如果dij=d(xi, xj),且满足:
(1) dij≥0,当且仅当xi=xj时,dij=0;
(2) dij= dji;
(3) dij≤ dik+ dkj;
则称dij为点xi和xj间的距离。
例如,对任意xi=(xi1,xi2,…,xip)′,xj=(xj1,xj2,…,xjp)′∈Rp,有:
① Euclidean(欧几里德)距离
② Minkovski(明考夫斯基)距离
Minkovski距离是欧氏距离的推广,当m=2时为欧氏距离,当m=1时为绝对距离,当m=∞时称为Chebyshev(切比雪夫)距离,此时有:
③ B模距离。设B为正定阵,定义:
为xi, xj的B模距离,如果xi, xj是来自总体(μ,Σ),其中μ为总体均值,Σ为总体协方差,取B=Σ-1,则称:
为xi, xj的Mahalanobis(马哈拉诺比斯)距离,以下简称马氏距离,这种距离对平移和非异线性变换不变。
以上的各种距离度量在实际应用中,在计算复杂度方面、是否便于进行解析分析方面效果各不相同。马氏距离考虑了样本的各输入变量分量相关性影响,而上述其他距离没有考虑各输入变量分量相关性影响,同时由于马氏距离在许多情况下比较便于分析和计算,因此常被用作判别分析的准则。
1.2.2 多总体的马氏距离判别
在应用马氏距离判别时,对于一个新样本X,要判断X来自哪个总体,应首先计算X到各总体的马氏距离,并判定距离X最短的总体。在对空间协议类型进行判别时,各协议总体样本的协方差矩阵不相等,下面仅以各协方差矩阵不相等的情况予以详细讨论。
设有k个总体G1,G2,…,Gk,对应均值和协方差矩阵分别是μ1,μ2,…,μk和Σ1,Σ2,…,Σk, 它们均不相等。首先计算样本X到每个总体的距离:
则相应的判别规则为X∈Gi。
如果:
当μ1, μ2, …, μk和Σ1,Σ2,…,Σk均未知时,可以通过相应的样本值来替代。设X1(a),X2(a),…,X
和:
2多级模板分析算法
空间数据根据协议产生,而协议一般具备一定的规则和结构。针对这一特性,文中提出了一种基于多级模板分析的协议识别算法。算法根据协议特征构建一级模板P(Xi)。为提高识别效率,通过判断各个一级模板间距离,在此基础上建立二级模板P′(Xi),在识别过程中,基于距离判别算法,通过二级模板的转换机制,可实现协议的快速识别。
本文将常见的空间协议结构特征归纳为四类,不同类对应的数据在分析过程中要采用不同的处理方式。
(1) 确定的标识位:在分析中,某些标识位的位置和值是固定的,如果分析的数据均满足标识位特征,则称数据和标识位是完全匹配的。它可作为分类的前提,并为分类提供依据。
(2) 数据区间:是一个多位的集合,取值是一个范围区间,对其的判断应该采用范围控制方式,如根据数据长度等。
(3) 离散值:标识根据协议的可能结果列出的数据项,如通过本层协议确定的上层协议格式等。
(4) 随机值:此类数据常给分析带来较大困难,在分析过程中,如何跳过其所属区域,使其在搜索过程中不对确定数据、数据区间、离散值产生影响,对提高协议分析准确度十分重要。
依据上述数据类型,构造的模板也应具有四种类型:
(1) 特征模板stamp:一组数据的模板单元。
(2) 上下限模板boundary:具有区间容错能力的数据区间。
(3) 点阵模板concourse:具有离散值的模板集合。
(4) 长度模板length:该模板可有效去除数据中不确定数据对数据分析的影响,且具有占位能力,其内容没有特殊规定。
通过协议特征构建模板P(Xi),并存储N个模板串,通过组合的方式形成原型样本串styi[P(Xj),P(Xk),…,P(Xl)],待测试串pending[D(X1),D(X2),…,D(XN)]依次与存储的原型串styi[P(Xj),P(Xk),…,P(Xl)]进行比较,如果符合,则判断该数据使用这一模板,反之更换模板,直到选择出和数据串一致的模板。该方式可以准确地匹配出被测数据所使用的模板和协议。
上述四种类型的模板在具体的识别过程中,容易受到协议种类和复杂性的影响,识别效率低下,另外,现有的模板转换机制不能保证快速有效的转换,针对这两点不足,本文做出了如下两点改进:
改进点一:创建二级模板
但由于协议种类繁多,i值较大,依次比较各模板(最差情况循环执行比较i次)必然会造成识别效率低下,为了解决这一问题,本文采用了二级模板机制,所谓二级模板就是对模板采用判断距离的方式,分析出各个串距离差,分析过程中对于协议转换采用距离差,通过一级模板间距离差或相似性得分,按照最近邻的类别来标记。
将各种协议所构成的统一模板sty′[P(X1),P(X2),…,P(Xl)])作为数据协议识别的新模板。
改进点二:采用阶段记录
即将各种模板通过步数变换,形成统一的模板,并将差距得分进行阶段记录,采用阶段记录的好处在于,可以有效地根据差异位定位的方式,记录距离产生位置,为应用过程中快速转换模板提供保证。处理测试数据时,将待测数据同二级模板的初始态(初始态为该数据包使用最频繁的协议组合styi[P(Xj),P(Xk),…,P(Xl)])进行比较,如果不匹配,判断不匹配位置,依据待分析数据特征,通过最小步数变换方式,将后续模板块中差距最小的模板组合作为当前的“活跃”模板,使得模板分析具有快速模板转换功能。反复执行上述过程,直到找到最匹配待分析数据的模板,完成协议识别。
多级模板分析中的模板转换算法执行步骤如下:
输入:任一模板Px,模板Pi
输出: 模板。
1: m=length[Px],n=length[P1]
2: R=min[m,n]
3: c[0,0]←0
4: i←0
5: do i←i+1
6: until i=R
7: j←0
8: do j←j+1
9: c[0,j]←j
10: until j=R
11: i←0;j←0
12: do i←i+1‖j←j+1
13: if(0==find(Pt))
14: U(Res)=t
15: else
16: go to 12
17: return U(Res)
18: End
根据模板转换算法,利用模板间关联关系,可完成不同模板间转换,快速选择出最合适的模板,用于空间数据识别分析。模板更换过程如图2所示。
由图2(a)可知,数据D5,D6与当前模板不匹配,将模板5,6带入到模板集中采用最小转换机制,转换为模板7,进而最终转换为模板9,通过图2(d)可知该数据采用的是模板9,从而分析出当前数据所使用的协议。
多级模板分析算法可以通过模板相似度关系,选取和待分析数据最接近的模板,有效解决空间数据模板选择问题。依据数据特征构建一级模板,并通过一级模板间的关系构建二级模板,在识别过程中通过最小转换机制,可达到最高的识别效率。多级模板分析算法执行流程如图3所示。
以空间传输协议SCPS网络层中的SCPS-NP协议分析为例,对其构建一级模板,根据协议中是否包含扩展位,可分别搭建模板,如表1,表2所示。
注:1.ts={0001, 0100, 0101, 0110, 1000, 1010, 1011} ; 2.con1={0000, 0001, 0011}
通过分析表1和表2,两种协议的差异主要是在第4个属性。文中采用模板转换、插入或转换、删除的方式,可以快速地实现模板间的互换,提高识别效率。
3实验结果比较分析
3.1 实验结果
在Windows XP环境下用Visual C++ 6.0语言实现了本文测试程序与算法,算法针对空间协议SCPS,根据几种当前常用的网络层、传输层协议生成数据,并将数据进行分类,结果如图4所示。
注:con2={101**01**011, 1011101**010}, **表示连续两位为0,1任意值。
3.2 实验结果分析
多级模板分析算法通过创建二级模板及采用阶段记录两种方法对模板分析算法进行了改进,通过图4中实验结果可以发现,随着实验中数据量的增大,传统的应用模板分析算法识别时间显著增加,而当采用了二级模板后识别时间明显减少,此后在使用了阶段记录的方法后,识别效率也有所提高。
通过这种改进算法,有效地屏蔽了各种应用模式串匹配算法改进时可能遇到的模式串长度不足等问题,通过建立模板的方法对协议的各种特征进行了规范,实验证明这种算法有较高的识别准确率和识别效率。
4结语
实验结果及分析表明,本文提出的改进的多级模板分析算法可以较好的解决原有模板分析算法在模板数量较多时匹配效率较低这一问题。通过模板间距离建立二级模板,在匹配过程中同时应用一级模板和二级模板进行,应用于协议识别领域,提高了协议识别效率。
摘要：针对卫星系统的数据截获过程中得到数据多为比特流形式,原有的各种基于完整数据报文的协议识别方法不能很好地识别这类数据。通过距离判别算法和模板分析思想的结合,提出了一种新的基于多级模板分析的空间传输协议识别算法,并经实验进行了验证。根据空间协议特征构建一级模板,利用一级模板间距离建立二级模板,然后基于距离判断算法进行模板分析,实现协议识别。实验结果表明:多级模板分析可提高空间协议识别效率,该方法可为协议识别技术研究提供新的思路。
关键词：卫星网络协议,模板分析,协议识别,多级模板分析
参考文献
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多级情感分析 篇6
一、加氢裂化反应进料泵故障与分析
中国石油大港石化公司加氢裂化装置反应进料泵为国产多级离心泵, 型号280GAYD230×10。工作介质为蜡油, 最高工作温度200℃, 正常工作温度181℃, 入口压力0.46/2.41 MPaG, 出口压力18.39MPaG, 转速4 200 r/min, 电机功率2 300kW。
该泵自2008年7月22日开始运行。正常运转时轴位移值在+0.28mm左右, 至10月4日发现轴位移开始向负值移动, 10月17日, 轴位移值达到-0.28mm。在车间切换该泵时, 轴位移值又突然趋于正常, 车间决定继续使用该泵并密切观察。在运转几天后, 该泵又出现轴位移逐渐靠向负值, 10月31日达到-0.12mm。其间泵径向轴振动仪表显示稳定, 并且离线泵机壳振动测试趋势稳定。
11月5日组织拆检该泵, 发现平衡鼓与平衡套之间 (轴向间隙处) 结焦约0.2mm, 平衡盘与平衡盘套之间 (径向间隙处) 结焦0.5～0.6mm。
该泵采用图1所示轴向力平衡机构。一般情况下, 由于平衡盘磨损, 轴向及径向间隙增大, 导致转子在轴向力作用下向主推力轴承 (泵进口) 方向移动, 即所谓的正向位移。该泵由于平衡鼓与平衡套均出现结焦, 导致平衡鼓、平衡盘与平衡套之间的轴向与径向间隙减小, 可能出现以下两种情况。
(1) 平衡鼓与平衡套之间结焦, 此时轴向间隙压力损失增加, 转子向主推方向移动。如果结焦量不多, 仅仅径向间隙减小, 转子始终保持在平衡状态;如果平衡鼓结焦严重, 则平衡盘可能磨损进而失去作用, 转子轴向力完全由主推力瓦承担, 极易烧毁推力轴承 (瓦) 。
(2) 平衡盘沿轴向结焦, 此时由于平衡盘径向间隙b0缩小使平衡盘室压力升高, 会造成平衡盘带动转子向副推方向移动。如果结焦不严重时, 转子会平衡在主、副推力瓦之间的位置。由于结焦不稳定, 所以轴位移会出现波动。但是一旦结焦过多, 导致平衡盘的径向间隙过小, 副推轴瓦受力过大, 而出现磨损。
本泵出现的故障就属于第 (2) 种情况, 平衡盘结焦较严重, 平衡鼓结焦较轻, 因此转子出现反向移动, 轴向位移为负值。由于结焦不稳定, 可能出现局部脱落, 因此轴位移也不稳定。解决办法:及时停机清理平衡机构各部位的结焦;排查发现泵的入口反冲洗过滤器失效, 对反冲洗过滤器进行了处理;将平衡盘后密封间隙适当放大。通过轴位移监测, 及时停机处理结焦部位, 可避免泵推力瓦磨损与烧瓦。
二、焦化装置高压除焦水泵故障分析
焦化装置高压除焦水泵为带齿轮箱的多级离心泵, 该泵各振动测点如图2所示。
2008年3月7日对焦化高压水泵P-3207/A进行测试, 各位置点振动数据见表1。与泵运行初期振动数据相比, 测点7振动明显增大。
机组轴振动显示:泵前轴振动幅度达50μm、55μm;泵后轴振动幅度为18μm、19μm, 机壳测试与轴振动显示基本吻合。该现象说明异常振动真实存在, 可能存在某种故障。
故障表现:泵入口端振动明显, 频谱图存在明显的6倍泵转速成分 (图3) 。
故障分析及诊断:
(1) 通过对振动幅度、振动信号频谱的分析, 认为不对中引起的联轴器故障可能性较小, 因为齿轮箱侧振动变化小于泵入口侧振动变化, 频谱图没有2×成分。
(2) 认为振动主要由泵本身造成, 故障部位可能在泵入口端, 依据泵入口端有明显6×成分, 而出口端表现为不平衡量的增加;具有一定量的轴向成分;测试中泵入口端振动变化较大, 启泵初期振动7.0～8.0mm/s, 趋于稳定后, 振动下降到4.0mm/s左右。拆检发现泵入口焦粉有明显堵塞。
mm/s
三、锅炉给水泵故障分析
该泵为节段式多级离心泵, 型号DG85-80A×8, 工作介质102～105℃除氧水, 入口压力0.1MPa, 出口压力6.4MPa, 转速2 980r/min, 电机功率280kW。
泵运转2个月后, 振动开始逐渐升高, 拆检发现末级叶轮出现穿孔, 减薄明显, 呈现出显著的汽蚀特征, 以致每6个月必须更换叶轮。
运行初期, 振动幅值不高, 频谱图有明显的高频成分 (叶轮的叶片通过频率经常存在) , 如图4所示。
运行后期, 叶轮局部穿孔, 导致转子动平衡受到破坏, 振动显著增大, 频谱图具有明显的1×特征, 见图5。
介质为102～105℃的水, 如果泵入口压力较低, 泵极易发生汽蚀。该泵有汽蚀存在, 但振动不大, 且没有影响泵流量, 仅仅造成泵末级叶轮损坏, 所以汽蚀不严重, 将泵叶轮由原普通碳钢改为1Cr13, 运行超过3年没有发现问题, 大大提高了叶轮使用寿命。
四、结论
大型多级离心泵平衡盘结焦、叶轮入口堵塞与汽蚀是炼厂多级离心泵的常见故障, 通过轴位移以及振动监测与频谱分析, 可以及时发现此类故障, 及时检修, 从而可大量节约维修费用, 延长泵设备使用寿命。
参考文献
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多级情感分析 篇7
关键词：轴向力,平衡力,间隙
1 故障情况介绍
某厂50MW机组配备的给水泵是沈阳水泵厂生产的DG270-140多级分段式离心泵，流量为270m3/h，扬程为14.86MPa，转速为2980r/min。该水泵平衡机构采用平衡盘加止推轴承(推力瓦)来平衡轴向推力，运行中由于经常出现平衡力不能平衡轴向推力，造成推力瓦烧毁，平衡盘与平衡座严重磨损的事件发生，并引起水泵剧烈窜振，尤其在小流量下，经常由于振动增大而被迫停运。
2 设备工作原理
多级分段式离心泵轴向力是由高压端的平衡盘来平衡的。其平衡原理是，通过平衡盘两侧压差所产生的力来平衡叶轮轴向推力。由于轴向推力随工况的改变而改变，平衡力也就必须随之相应改变，即平衡盘两侧压差乘以平衡盘的面积，应该随时等于轴向力。
由于流向平衡盘的水压是末级叶轮的出水压力，如果轴向力F大于平衡力A，转轴便向低压侧(左)窜，而平衡盘固定在转轴上，只有使轴向间隙b减小，流动阻力增大，平衡盘左侧压力便升高，作用在盘上的平衡力A也就增大，它把转轴又向高压侧(右)推，使间隙b再增大，这就是平衡盘自动平衡的作用原理。不过，由于转轴位移有惯性，右推的位置不会恢复至原来左推的位置，也不能及时在新的平衡位置马上停止，而是超过了原来的位置。这时，轴向间隙b过大，又造成了平衡力小于轴向力，于是转轴又会左移，且由于惯性左移又会过量，造成平衡力大于轴向力。如此往返窜梭，造成低频窜振，同时推力瓦在轴向力过大时造成推力瓦温度升高而烧毁，若轴向力继续增大，会造成平衡盘动、静部分在摩擦过程中接触面磨损，长时间后，会使动静盘咬死从而产生振动，严重时威胁水泵安全运转。平衡盘结构如图1所示：
1—叶轮;2—平衡座;3—平衡座;4—转轴
3 故障原因分析
要减小平衡盘窜动的幅度，必须在转子一离开平衡位置时，就有一个很大的恢复平衡的动态恢复力。要使动态恢复力增大，必须使瞬间平衡力增大，而这取于平衡盘二侧压差△P2增大。也就是说平衡盘一离开平衡位置，△P2愈大，动态恢复力就愈大，就愈能很快地恢复其平衡位置。那么，怎样可使△P2增大呢?只有P4变得愈大才行(因△P2=P4-P5, P5几乎不变)，而这只有在泄漏量经过间隙a的流动压降△P1大大减小才能获得。平衡盘的窜梭并不影响这一间隙中的流动，其泄漏量q取决于径向间隙a，在一定的间隙a下，流动压降△P1与泄漏量q的平方成正比。当平衡盘左窜时，泄漏量随间隙b的减小而减少。如果径向间隙a和轴向间隙b的总压降值不变，即△P=△P1+△P2，那么，流动压降减少很多，势必使平衡盘二侧压差△P2增大很多，而△P2的增大，也就是动态恢复力增大，就会促使平衡盘恢复至平衡位。所以，问题的关键是如何使动态下流动压降△P1大大减小，显然，这只有使静态下流动压降△P1占总压降中较大部分时才能实现。
例如，假定总压降△P=100公斤/厘米2，其中△P1=90公斤/厘米2，△P2=10公斤/厘米2，当q减少一半时，△P1由90公斤/厘米2减小为22.5公斤/厘米2，于是△P2=100-22.5=77.5公斤/厘米2，瞬间平衡力为原平衡力的7.75倍，也就是动态恢复力增大为原平衡力的7.75倍，从而可以使平衡盘快速恢复至平衡位置。然而，第一径向间隙的压降△P1也不能过大，过大会使第二轴向间隙的压降太少，平衡力不够，最终会导致必须增大平衡盘直径来增大静态平衡力。而平衡盘直径的增大，受到设备的限制，又往往因平衡盘平面与轴线的垂直度难以达到较小的允许值，从而使第二轴向间隙b较大，减小了平衡盘二侧的压差，使平衡力更小。反之，如其中△P1=10公斤/厘米2，而△P2=90公斤/厘米2，在q减少一半时，△P2由10公斤/厘米2减小为2.5公斤/厘米2，于是△P2=100-2.5=97.5公斤/厘米2，瞬间动态平衡力只增大7.5公斤/厘米2，为原平衡力的1.08倍，恢复力极小，恢复至平衡位置就非常缓慢。为此，一般△P1占压降△P的60%左右较好，而轴向间隙b取为平衡盘直径的0.1%～0.15%较好[1]。
4 处理方法
该厂给水泵使用平衡盘设计直径为210mm，轴向间隙为0.08mm，径向间隙为0.6mm。运行后发现平衡力不足以平衡轴向推力，造成推力瓦(止推轴承)烧坏，平衡盘与平衡座严重磨损。通过对该厂#4给水泵检修，检查怀疑是由于平衡盘设计偏小，不足以平衡轴向推力而造成平衡盘和推力瓦受力过大而磨损。于是，通过检修提高安装工艺，把轴向间隙缩小为0.01mm，径向间隙增大至1.4mm，由此增大平衡盘前的压力来增大平衡力。但是，由于平衡盘二侧压差△P2变大，在总压降不变的情况下流动压降△P1反而减小了，动态恢复力也随之减小，使平衡盘在变工况下增大了窜梭幅度，磨损更为严重。
后来重新进行计算，将平衡座与平衡盘接触面的直径放大至225～230mm(可根据水泵运行状况逐步放大)，把径向间隙恢复为0.6mm，并适当放小了轴向间隙(为0.02～0.03mm)，并保证平衡盘动、静盘瓢偏值小于0.03mm，通过加大平衡盘的受力面积和减少泄漏量，增大了平衡盘前的压力，也就提高了平衡力。
同时，还将平衡盘与平衡座接触面进行热处理，提高表面硬度，并将平衡座接触面车制成8°的接触斜面，使平衡盘与平衡座接触时采用线接触来降低摩擦，防止平衡盘与平衡座长时间接触后发热在运行中咬死的现象发生。
将平衡盘座与平衡盘接触轴向间隙缩小为0.02～0.03mm，另一方面也是为了减小给水泵推力瓦受力时的磨损厚度(相当于只有0.02～0.03mm轴向间隙)，防止了推力瓦烧毁。因为平衡座与平衡盘接触时的轴向间隙是靠推力盘与推力瓦接触来调整的，当水泵轴向力大于平衡力无法平衡时，通过推力瓦的磨损使平衡盘与平衡座轴向间隙减小，泄漏量也降低，提高了平衡力，使平衡盘处于平衡力最佳位置状态，当推力瓦磨损厚度达到0.02～0.03毫米时，平衡盘座与平衡盘也接触(轴向间隙为0，出现此情况时可将平衡盘受力面积继续扩大，加大平衡力)，此时平衡盘与推力瓦同时接触，降低了推力瓦承受的推力，避免了因推力瓦烧毁又造成平衡盘单独承担全部轴向推力、最后造成平衡盘与平衡座长时间窜梭碰磨后出现卡涩。
对#4给水泵平衡盘的改造后，经过一段时间的运行发现，改造后能保证水泵安全稳定运行，推力瓦油温在运行中保持在正常温度范围内，水泵也未出现运行中来回窜动的现象，轴承振动在0.03mm以下，平衡压力显示也稳定，未出现频繁波动的现象。
在对#4给水泵再次进行检修时，对推力瓦和平衡盘进行了详细的检查，推力瓦仍保持有一定的厚度，未出现瓦块烧毁的现象，平衡盘和平衡座检查接触面也保持完好，仍可继续使用，由此说明，改造后#4给水泵平衡力已能平衡水泵的轴向推力。将该改造成果应用于其它给水泵的改造中，也取到了良好的效果。
5 结束语
通过改造，解决了该厂给水泵在运行中平衡力不能平衡轴向推力，造成推力瓦烧毁、平衡盘与平衡座严重磨损的问题，但在水泵的在启、停和运行中工况的变化以及给水在泵中升温，在小流量工况下运行，仍然会出现惯性穿梭的现象。同时，平衡水泄漏时通过很小的间隙降压，有可能部分气化，产生压力波动，促使水泵汽蚀，引起运转不稳定。
综合以上论述可知，高速给水泵采用平衡盘来平衡轴向推力，尽管设计得非常完善，也免不了诱发窜振，这也是现在大容量机组使用的高速给水泵均改用平衡盘+平衡鼓或采用平衡鼓的形式来增加平衡力的原因所在。
参考文献