动力工程学报

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锅炉技术

基于无机多孔膜气体分离的燃煤机组烟气脱水传质特性分析

滕达, 李昂, 李铁林, 安连锁, 沈国清

2021, 41(3): 173-181. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.03.001

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采用无机多孔膜气体分离技术降低燃煤机组排烟湿度，分析烟气在无机多孔膜内的主要传质过程，结合真空膜分离、吹扫膜分离、循环冷却水膜分离及吸收剂膜分离工艺系统，重点讨论了膜孔径和传质推动力对不同气体渗透通量及选择分离系数的影响。结果表明：在特定传质过程中，仅依靠膜材料分离特性无法有效实现烟气脱水，而选取恰当工艺流程与膜材料结合则可以显著提升烟气脱水效果；膜孔径是影响气体渗透通量的关键因素，2 μm膜孔径陶瓷膜的渗透通量高于30 nm膜孔径的陶瓷膜；吸收剂膜分离工艺系统的渗透通量及选择分离系数最高，渗透气吹扫膜分离工艺系统最具有可行性。

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汽轮机与燃气轮机

超临界二氧化碳单级轴流透平变工况特性分析

王智, 刘亚丽, 匡轩毅

2021, 41(3): 182-188. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.03.002

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以超临界二氧化碳为工质，设计了质量流量为185 kg/s的单级轴流透平。通过热力气动设计、叶片三维设计及数值模拟，研究了压比、入口总温和转速变化对透平等熵效率、输出功率和质量流量的影响。结果表明：压比的变化对等熵效率的影响最大，且在同一压比下，入口总压变化对等熵效率的影响大于出口压力变化对等熵效率的影响；转速变化对透平等熵效率的影响次之，入口总温的变化也会影响等熵效率，但影响程度并不大；当入口总压变化±10%（约1.5 MPa）时，输出功率变化±32.65%（3.33 MW），等熵效率变化±3%（2.5%），质量流量变化±14.9%（27.4 kg/s）。

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汽轮机与燃气轮机

燃气轮机叶片热裂缺陷的应力形成及演化研究

杨啊涛, 郭雄, 李海松, 史卫杰, 陶飞, 王海洋, 张琼元, 杨照宏

2021, 41(3): 189-194. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.03.003

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为揭示精铸过程中应力对热裂缺陷的影响，选取某重型燃气轮机透平导向叶片作为研究对象，采用熔模精密铸造工艺成型该叶片。通过观测叶片热裂的宏观和微观形貌，结合数值模拟软件Procast计算叶片不同位置凝固过程的应力，研究了应力的形成及演化过程，对比了铸件变形的数值计算结果与实测值。结果表明：数值计算结果与实测值吻合较好；热裂的形成与应力演化息息相关，但应力不是裂纹产生的唯一条件；型壳对叶片应力的影响较复杂，需判定型壳的位移大小与铸件收缩量是否一致；通过控制或降低叶片的应力可有效消除热裂缺陷。

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自动控制

基于动态论域的循环流化床锅炉燃烧系统的模糊自适应PID控制

李丰泽, 马素霞

2021, 41(3): 195-200. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.03.004

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基于循环流化床（CFB）锅炉燃烧系统非线性、强耦合、大滞后等特点，针对床温与主蒸汽压力强耦合控制难点，设计前馈补偿解耦控制器降低二者耦合度，在对解耦后的独立回路采用模糊自适应PID控制的基础上，引入动态论域的思想，利用随工况自适应变化的伸缩因子调整模糊论域范围，对PID参数K_p、K_i、K_d进行更精准的在线整定。以某CFB锅炉燃烧系统为研究对象，进行动态论域模糊自适应PID控制仿真试验。结果表明：相比传统模糊PID控制，燃烧系统主要参数通过动态论域模糊自适应PID控制的动态超调量减小5%~10%，动态响应速度提高近30%；动态论域模糊自适应PID控制方法自适应性和鲁棒性良好，可满足实际热工现场需求。

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自动控制

超临界抽汽式汽轮机解耦控制特性研究

郑少雄, 陈康, 范刚, 陈克难, 高超, 戴义平

2021, 41(3): 201-207. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.03.005

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以某350 MW超临界抽汽式汽轮机为研究对象，根据其装配图和工况图确定了电负荷和热负荷的静态解耦矩阵，采用模块化建模的思想搭建了热电解耦控制系统及调节对象的仿真模型，并对联系调节和非联系调节的控制特性进行了仿真分析。结果表明：电负荷扰动时，通过调整高压调节阀和蝶阀的开度可以满足电负荷变化的需求；由于压力控制回路PI控制器积分作用的存在，消除了电负荷对热负荷的静态干扰；热负荷扰动时，解耦控制的作用消除了热负荷对电负荷的静态干扰；采用联系调节可以减小热负荷与电负荷之间的动态干扰，缩短过渡过程时间，改善系统的动态响应特性，实现热负荷与电负荷之间的静态解耦控制。

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监测与测量

热应力引发的轴颈中心位置测量误差分析

许泽玮, 杨建刚, 沈德明

2021, 41(3): 208-213. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.03.006

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为了研究滑动轴承轴瓦变形对轴颈中心位置测量结果的影响，考虑气液两相流、温黏效应等因素，建立了滑动轴承温度场、压力场求解模型，以某滑动轴承为例，对轴瓦内温度、压力及两者导致的轴瓦变形量进行了计算，分析了轴瓦变形对轴颈中心位置测量结果的影响。结合某工程实例，解释了升速和带负荷运行过程中发生的轴颈中心位置异常偏移现象。结果表明：温度和压力均会导致轴瓦变形，温度导致的变形量远大于压力导致的变形量，若不考虑温度导致的轴瓦热变形，会对轴颈中心位置测量结果产生较大误差。

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监测与测量

基于变分模态分解与优化支持向量机的滚动轴承故障诊断

金江涛, 许子非, 李春, 缪维跑

2021, 41(3): 214-220. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.03.007

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基于经验模态分解（EMD）算法的递归特性提出优化变分模态分解（VMD）算法，结合能量熵方法构建多模态特征矩阵，通过鲸鱼算法优化的支持向量机技术（OSVM）实现轴承的故障诊断，并验证所提算法的有效性。结果表明：基于VMD算法和能量熵构建的多模态特征矩阵对故障的区分度优于EMD算法和能量熵方法；与现有方法相比，所提VMD-OSVM算法在变负载和噪声环境下的诊断准确率分别高出13.8%与30%，体现了该算法良好的鲁棒性和泛化性能；在相同计算资源下，所提VMD-OSVM算法的运行时间更短，效率更高。

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环保技术与设备

基于不同吸收剂高压联合脱除NO和SO₂的实验研究

蔡雨阳, 刘敦禹, 李伟, 金晶, 许开龙

2021, 41(3): 221-226. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.03.008

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为了探究协同脱除NO和SO₂过程的机理以及酸溶液（H₂SO₄、HNO₃）浓度和添加CaO对该过程的影响，借助高压鼓泡反应器进行实验研究。结果表明：协同脱除过程存在Raschig机理和铅室机理；N-S化合物主要为HADS（HNO（SO₃）₂^2-）；铅室反应随时间的增加而增强，SO₂吸收率增加，而NO_x吸收率降低；铅室反应随酸溶液浓度的增加而增强，NO_x吸收率显著降低；水中添加CaO能增强NO_x吸收，且有利于NO^-₃形成；通过降低吸收液pH至1.14，初始形成的CaCO₃完全被转化为CaSO₄·2H₂O；通过控制钙硫物质的量比为4.7，所得吸收液中95%的SO^2-₄以CaSO₄·2H₂O形式被回收。

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环保技术与设备

燃煤电厂白泥脱硫密度模型研究及应用

马双忱, 樊帅军, 张晖, 徐昉, 郭逍, 刘道宽, 樊锐敏, 陈永新, 范彬彬

2021, 41(3): 227-235. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.03.009

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针对白泥脱硫过程中出现的运行参数异常、石膏脱水困难等问题，建立了水分模型、无机盐离子质量浓度模型和密度模型，研究了石膏浆液真实密度与虚假密度之间的差值，并应用浆液溶解性固体总量（Total Dissolved Solids，TDS）与密度数据对模型计算结果进行校正，提出了TDS质量浓度与密度协同控制方案。结果表明：当石膏浆液TDS质量浓度大于80 g/L时，脱硫系统出现严重的虚假密度问题，影响脱硫系统密度控制，进而导致石膏品质下降，所提出的协同控制方案可为电厂脱硫运行提供参考。

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系统工程

超临界压缩空气堆积床蓄冷罐循环性能分析

陈梦东, 徐桂芝, 胡晓, 邓占锋, 廖志荣

2021, 41(3): 236-243. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.03.010

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基于二维多孔介质热平衡模型对堆积床蓄冷罐的储释冷循环过程进行了计算，分析了循环过程中储释冷截断温度、储释冷质量流量和蓄冷罐工作压力对蓄冷罐循环热性能的影响。结果表明：随着储释冷截断因子增大，斜温层厚度减小，储释冷时间及循环时间变长，蓄冷罐的有效容量比逐渐上升；随着储释冷质量流量的增大，储释冷时间及总时间显著缩短，但是储释冷截止时刻蓄冷罐温度和有效容量比变化较小；蓄冷罐工作压力的增大对储冷过程中蓄冷罐温度的影响很小，但是会明显缩短释冷时间并延长释冷过程中低温出口段的时间。

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系统工程

压缩空气储能系统与火电机组的耦合方案研究

李斌, 陈吉玲, 李晨昕, 陈海生, 纪律

2021, 41(3): 244-250. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.03.011

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针对火电机组的灵活改造，提出一种压缩空气储能系统与火电机组的耦合方案，利用Ebsilon软件进行系统建模，将热耗率和能量利用系数作为评价参数。结果表明：最佳方案为储能阶段从凝结水泵出口抽取凝结水，其吸收压缩热后被送回至除氧器；释能阶段取少量5号抽汽，其加热高压空气后被送回至5号低加疏水冷却器；通过改变膨胀机入口空气温度和质量流量可以改变膨胀机的功率。

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核电技术

核主泵转速传感器抗震反应谱试验的实现方法

葛磊, 卢星, 丁多亮

2021, 41(3): 251-256. https://doi.org/10.19805/j.cnkij.cspe.2021.03.012

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为完成核主泵转速传感器的抗震试验，设计一套放大装置，对其进行了频响分析、瞬态时程分析和试验调试。通过频响分析初步确定放大装置的结构形式和尺寸；通过瞬态时程分析得到给定输入条件下放大装置所要求位置的反应谱曲线，进一步确定设计的放大装置的可行性；根据瞬态分析结果及地震试验台性能对放大装置进行多次调试。结果表明：放大装置上所要求位置的试验反应谱能够包络要求反应谱，核主泵转速传感器完成抗震试验。

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