动力工程学报

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    锅炉技术
  • 锅炉技术
    燃煤电厂碳排放对可控运行参数变化的敏感性分析
    高建强, 宋铜铜, 张乔波, 曹浩
    2020, 40(7): 517-522. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.07.001
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    为从运行角度寻求燃煤电厂碳减排措施，在单位标准煤耗CO2生成系数K的基础上，结合耗差分析对机组主要可控运行参数建立碳敏感性计算模型，分析过热蒸汽和再热蒸汽的温度、压力以及锅炉排烟温度等参数变化对燃煤供电碳排放强度的影响，并将所建模型应用于某330 MW燃煤机组60%、75%和90%负荷率3个稳定工况下的碳减排分析中。结果表明：锅炉侧可控运行参数的碳敏感性高于汽轮机侧可控运行参数的碳敏感性；排烟温度、排烟含氧量及飞灰含碳量在高负荷率下的碳敏感性较高，过热蒸汽压力的碳敏感性高于其他蒸汽参数的碳敏感性；低负荷率下厂用电量的碳敏感性较高，具有较高的碳减排潜力。
  • 锅炉技术
    燃煤机组NOx生成量动态软测量模型
    赵征, 李悦宁, 袁洪
    2020, 40(7): 523-529. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.07.002
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对在动态过程中NOx生成量静态软测量模型预测精度降低和时间异步的问题，提出采用LSSVM动态软测量模型，应用k-近邻互信息法进行辅助变量迟延时间的确定，并利用遗传算法和k-近邻互信息法进行辅助变量阶次的选择，采用涵盖自变量迟延和阶次信息的新输入变量集构造最小二乘支持向量机（LSSVM）动态软测量模型，分别提出了基于k-近邻互信息法和遗传算法的LSSVM动态软测量模型，最后将2种LSSVM动态软测量模型与静态软测量模型对NOx生成量的预测效果进行对比。结果表明：与静态软测量模型相比，LSSVM动态软测量模型预测精度更高，并具有一定的超前预测功能。
    • 汽轮机与燃气轮机
  • 汽轮机与燃气轮机
    基于设计寿命的汽轮机检修周期优化方法的研究
    史进渊
    2020, 40(7): 530-539. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.07.003
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    提出了基于设计寿命的汽轮机检修周期的优化方法，介绍了国内火电机组年利用小时数统计结果、常用等效运行小时数的计算方法以及电站汽轮机基于第一种等效运行小时数的检修周期，提出了基于疲劳与蠕变寿命设计结果的汽轮机起动加权系数与负荷变动加权系数的计算方法、汽轮机第二种等效运行小时数的计算方法、汽轮机检修周期的优化方法、汽轮机年均寿命损耗与机组年均等级检修费用的计算方法，并给出了超超临界1 000 MW汽轮机和超临界600 MW汽轮机的应用实例。结果表明：与2个中国电力行业标准相比，采用所提方法时汽轮机A级检修周期的年数长，汽轮机年均寿命损耗小，机组年均等级检修费用低，为电站汽轮机的安全与经济运行提供了理论依据和技术支撑。
  • 汽轮机与燃气轮机
    燃气轮机燃烧室过渡段“多造型函数组合”的设计方法
    耿俊杰, 祁海鹰
    2020, 40(7): 540-548. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.07.004
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    提出了一种"多造型函数组合"的燃烧室过渡段气动造型设计方法，包括设计原则、技术路线以及坐标系设置、进出口轮廓线离散化等设计步骤，并给出了中心线为SS形、SU形和凹形3种典型气动造型的设计示例。对于出口环扇形圆角半径较小和圆心角较大的2种特殊情况，给出了改进的设计方法和设计示例。结果表明：所提方法可便捷地设计出从进口圆形平滑过渡到出口环扇形的多种几何形状，适用于范围较广的气动造型设计，可作为燃烧室过渡段设计的重要手段。
    • 汽轮发电机
  • 汽轮发电机
    汽轮发电机密封瓦引发的不稳定振动分析
    张文涛, 夏亚磊, 李勇, 杨建刚, 房林铁
    2020, 40(7): 549-555. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.07.005
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    为研究某大型汽轮发电机上发生的轴承振动周期性波动故障机理，以单流环式密封瓦为对象，应用Reynolds方程建立了密封瓦力学分析模型，分析了氢气侧压力对密封瓦工作状态的影响。考虑油膜流动热效应，建立了油膜温度分布求解模型。结果表明：在大偏心率、大油黏度和小密封瓦间隙下油膜温升较大；在轴颈同步正向涡动状态下，轴颈截面会出现温差，导致发电机转轴发生热弯曲；通过变密封油温试验确认了发电机振动周期性波动故障的原因，可采取减小轴颈晃度和不平衡引发的同步涡动、适当增大密封瓦间隙等措施解决了机组振动故障。
    • 监测与测量
  • 监测与测量
    基于全谱分析的转子非线性动力学研究
    向玲, 杨阳, 张悦, 安朝辉, 叶锋
    2020, 40(7): 556-563. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.07.006
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    为研究刚性支承下故障转子系统的进动问题，建立了转子系统非线性动力学模型，通过数值仿真得到裂纹故障、碰摩故障以及裂纹-碰摩故障的进动信号，并基于全谱图分析了其变化规律和特点，最后利用Bently转子实验台对裂纹-碰摩故障下转子系统的全谱图进行了实验验证。结果表明：全谱图不仅反映了转子振动幅值的变化，而且包含了转子进动方向的信息；碰摩故障和裂纹-碰摩故障下转子的响应中出现-nX高倍频成分，转速比为0.55时-2X成分幅值高于2X成分幅值，呈现2阶反进动特征；碰摩故障和裂纹-碰摩故障时转子系统在高转速下的非线性特征更复杂，全谱图中出现±1/2X成分，此时转子系统处于周期2运动状态。
    • 工程热物理
  • 工程热物理
    基于MFIX开源程序下的气固两相流动特性的数值模拟
    杨建蒙, 李斌, 王洪远, 侯党员
    2020, 40(7): 564-570. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.07.007
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    基于MFIX开源程序建立了三维喷动床内气固两相流动模型，利用MFIX-离散单元法（DEM）模型对源程序进行不同曳力模型的数值模拟计算，得到颗粒在三维喷动床内的流动特性，同时结合实验对喷动床内0.2~2.0 s内的颗粒流动特性进行了分析。结果表明：数值模拟与实验结果相似度较高，Gidaspow模型床高与实验结果较接近，但该模型床高波动范围较大，而Syamlal-O'Brien模型相对较为接近实验结果；2种曳力模型下model B比model A的死区范围小，采用model B流动性更强；随着时间的推移，床高会出现一个极值点，在此点前后床高波动较大，model B的床高极值点比model A的高，且Syamlal-O'Brien模型比Gidaspow模型出现床高极值的时间点往后推移。
  • 工程热物理
    同轴射流非预混火焰闪烁特性及非线性分析
    潘文轩, 杨茉
    2020, 40(7): 571-579. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.07.008
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    以同轴射流燃烧器为研究对象，对6 mm、11.4 mm和17.4 mm 3种燃烧器直径下的甲烷空气同轴射流扩散火焰进行数值模拟，研究了氧气质量分数在23%~48%内扩散火焰的闪烁特性。结果表明：使火焰稳定的伴流速度比值Ur随着燃烧器直径的增大而增加，3种燃烧器直径下抑制火焰振荡所对应的Ur值分别为0.647、2.2和11.4；作用在火焰面外部的涡旋随着Ur的增大逐渐向火焰下游推移，同时峰值闪烁频率增加，而火焰的振荡幅度逐渐减小，流动与换热特性由周期性振荡转变为混沌状态；火焰的振荡幅度随着氧气质量分数的增加而减小，当氧气质量分数为48%时，火焰的闪烁峰值频率为10 Hz，且火焰闪烁的峰值频率不随氧气质量分数发生变化。
    • 环保技术与设备
  • 环保技术与设备
    全负荷脱硝技术的应用与分析
    徐嘉叶, 朱晓磊, 李剑宁, 崇培安, 丁士发
    2020, 40(7): 580-585. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.07.009
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    在锅炉省煤器中添加热水再循环系统，并增加邻机2号抽汽管路，将其应用于某600 MW亚临界机组。结果表明：在30%锅炉最大连续出力（BMCR）工况下，泵入热水再循环质量流量为900 t/h，省煤器出口烟气温度达到309.10℃，增幅为30.80 K，可达到脱硝要求；在启动工况下邻机蒸汽可将本机给水温度从154.22℃提升到194.53℃，省煤器出口烟气温度可达到301.77℃，同样满足脱硝要求。
  • 环保技术与设备
    基于喷淋散射技术的臭氧前置氧化氨法同时脱硫脱硝特性研究
    刘瑞琪, 司桐, 王春波, 许紫阳, 任育杰, 胡健
    2020, 40(7): 586-592. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.07.010
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    基于喷淋散射技术采用前置臭氧氧化结合氨水吸收的方法，开展了烟气同时脱硫脱硝实验研究，测试了O3与NO物质的量比、SO2质量浓度、NO质量浓度、液气比和浸液深度等对脱硫脱硝效率的影响，建立了喷淋散射传质面积计算模型。结果表明：O3与NO物质的量比增大可明显提高脱硝效率；SO2质量浓度增大会促进NO2的吸收；液气比和浸液深度的增大均会使总传质面积增大，从而提高脱硫脱硝效率；在O3与NO物质的量比为1、液气比为6 L/m3的工况下，浸液深度为50 mm、氨水质量分数为0.06%时，采用喷淋散射技术后脱硫效率和脱硝效率分别可达99.6%和82.5%，均高于同参数下仅喷淋技术和仅鼓泡技术。
    • 核电技术
  • 核电技术
    核主泵断电惰转停机过渡过程性能特性研究
    叶道星, 赖喜德, 文海罡, 盛晓宇, 左凌宇
    2020, 40(7): 593-599. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.07.011
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    为了描述核主泵惰转性能的变化规律，建立了体积流量与转速随惰转时间变化的数学模型，采用数值计算的方法和无量纲分析法研究了核主泵叶轮内流体的性能特性。结果表明：体积流量比随着惰转时间的增加迅速下降，在220 s时降至6.5%；弦长为0.1时叶片压力面与吸力面之间的压强比差值随着惰转时间的增加而减小，叶片进口的压强比随着惰转时间的增加而增大，在叶片压力面靠近叶片出口区域存在压强比突降；弦长为0.5时叶片出口压强比和速度比出现了2次震荡；弦长为0.9时叶片出口附近压强比和速度比出现了1次震荡，压力面和吸力面上的压强比和速度比差值均随着惰转时间的增加而减小；压强比和速度比在圆周方向上呈周期性变化，随着惰转时间的增加，压强比增大，压强比幅值降低，而速度比的变化则相反。
  • 核电技术
    基于能级间解耦合的核电站二回路热力系统经济性分析
    闫水保, 钱亿博, 齐继鹏, 冯灿
    2020, 40(7): 600-604. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.07.012
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    根据热力系统的能级理论，将核电站二回路的热力系统看成是一次再热机组热力系统与其内部能级之间的耦合问题。通过解耦分析逐步考虑二回路热力系统效率随系统结构的变化规律，在不增加节能理论复杂性的前提下，得出二回路热力系统效率随系统结构变化的定量关系，并通过算例验证了算法的正确性。结果表明：在核电站二回路热力系统中，分离器不仅可以提高系统的安全性，而且能显著提高热力系统的热经济性。