动力工程学报

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锅炉技术

600 MW循环流化床锅炉水冷壁设置防磨梁后炉内气固流场的数值研究

夏云飞, 程乐鸣, 张俊春, 王勤辉, 方梦祥

2013, 33(2): 81-87.

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针对600 MW裤衩腿循环流化床锅炉水冷壁壁面上设置与不设置多阶式防磨梁情况,采用数值模拟方法研究了防磨梁对炉内颗粒平均质量浓度和颗粒轴向速度、壁面区域颗粒浓度和轴向速度分布的影响,并综合分析了颗粒流对壁面磨损的影响.结果表明:防磨梁的存在削弱了炉膛颗粒轴向速度呈“M”型分布的趋势;水冷壁壁面设置防磨梁后,稀相区下部区域颗粒平均质量浓度略有减小,上部区域略有增大;防磨梁破坏了高质量浓度贴壁颗粒下降流,使得回流区厚度和颗粒下降速度减小,且越靠近壁面,这种影响越明显;2层防磨梁之间特别是防磨梁向炉内凸起的高度范围内,贴壁回流颗粒的质量浓度和下降速度增加速度均比无防磨梁时大;加装防磨梁后,贴壁颗粒流对壁面的磨损量总体上有所减小,但防磨梁附近壁面区域的磨损量相对较大.

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锅炉技术

大型循环流化床锅炉床温动态模型的研究

张轩, 常太华

2013, 33(2): 88-92.

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通过对循环流化床结构和炉内温度动态特性的分析,分别建立了炉膛、旋风分离器和外置床内的氧气体积分数平衡方程、动态床料量平衡方程、动态残碳量平衡方程和动态能量平衡方程,给出了以给煤量、一次风风量、二次风风量、排渣量和飞灰量作为输入变量的动态模型.基于四川白马电厂300 MW循环流化床锅炉的现场数据,利用Matlab软件对该动态模型进行仿真,得到了一次风风量和给煤量阶跃扰动下床温的响应情况.结果表明:仿真结果与实际运行数据较吻合,可以很好地反映输入参数发生变化时床温的动态响应情况.

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锅炉技术

裤衩腿结构循环流化床锅炉热量与残碳量的研究

高明明, 刘吉臻, 牛玉广, 雷秀坚, 唐俊, 陈峰

2013, 33(2): 93-99.

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针对循环流化床锅炉热量信号的滞后性,提出一种利用燃烧过程的易测信号来计算锅炉残碳量和热量的方法.首先将循环流化床锅炉燃烧系统分为密相区、稀相区和绝热旋风分离器区,基于物料质量平衡和热量平衡模型,计算出绝热旋风分离器区的燃烧份额.然后通过机理分析建立残碳量模型,根据残碳量和风量构造热量模型,基于某300 MW循环流化床锅炉的试验数据,利用扩展Kalman滤波技术对285 MW和200 MW负荷下炉内的残碳量和热量进行估算,并与文献的计算结果进行对比分析.结果表明:该方法计算结果与文献中计算结果基本吻合,验证了该模型的正确性.

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锅炉技术

基于万有引力搜索算法的电厂锅炉NO_x排放模型的参数优化

牛培峰, 肖兴军, 李国强, 马云飞, 陈贵林, 张先臣

2013, 33(2): 100-106.

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以某330 MW煤粉汽包锅炉为测试对象,以支持向量回归机为基础,利用最小二乘支持向量机和一种新的寻优算法——万有引力搜索算法进行了综合建模及参数优化.结果表明:建立的模型较好地实现了对电厂锅炉NO_x质量浓度排放量的预测;与遗传算法、蜂群算法和粒子群算法相比,万有引力搜索算法能更好地找到未知优化参数,使得所建模型具有更高的预测能力和泛化能力,从而有效控制燃煤电厂NO_x的排放量.

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汽轮机与燃气轮机

汽轮机螺栓松弛对汽缸蠕变强度的影响

毛剑峰, 王炜哲, 张军辉, 陈汉平

2013, 33(2): 107-111.

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采用有限元方法进行了螺栓松弛效应作用下汽缸2×10⁵ h的蠕变计算,分析和比较了考虑和未考虑螺栓松弛2种情况下的最大主应变、Mises应力以及汽缸蠕变损伤随时间的变化规律.结果表明:不考虑螺栓松弛的影响时,会导致蠕变损伤变小,结果偏于保守;螺栓松弛效应与几何位置密切相关,靠近螺栓孔的位置受到强烈的螺栓松弛补偿,而远离螺栓孔的位置螺栓松弛的补偿效果有限.

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汽轮机与燃气轮机

含紧连阀轴流式压缩系统的旋转失速控制

刘震雄, 杜朝辉, 竺晓程

2013, 33(2): 112-116.

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以经典Moore-Greitzer模型为基础,推导了含紧连阀的Moore-Greitzer三阶数学模型,并运用反推法构造旋转失速控制系统,对压缩系统旋转失速控制进行了仿真研究.结果表明:所设计的旋转失速控制系统能有效抑制压缩机旋转失速的发生,使压缩机在性能较高的区域稳定工作,保持较高的增压能力,扩大了压缩机的工作范围.

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自动控制与监测诊断

基于非线性滤波环节的新型鲁棒PID控制策略的研究

李军, 万文军, 张曦

2013, 33(2): 117-122.

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将非线性滤波环节与传统的PID控制策略相结合,提出了一种基于非线性滤波环节的新型鲁棒PID控制策略,从频率特性角度分析了利用该控制策略提高过程控制系统鲁棒性的机理,进行了阶跃扰动和方波扰动下过程控制系统响应特性的仿真试验,采用该控制策略对某电厂过热汽温调节系统进行了优化.结果表明:该新型PID控制策略能够在提高系统响应速度的同时增强系统的稳定性,进一步提升了传统PID控制策略的鲁棒性,可获得更为优良的控制品质.

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自动控制与监测诊断

蒸汽发生器水位控制器的多目标GA和静态H_∞回路成形优化设计

周世梁, 刘玉燕, 段锋

2013, 33(2): 123-129.

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提出了一种基于多目标遗传算法和静态H_∞回路成形综合的给定结构鲁棒控制器设计方法,采用该方法设计了低负荷下蒸汽发生器水位的比例微分串联滤波器型控制器,并进行了水位给定值阶跃变化、蒸汽流量阶跃扰动和给水压力波动下控制系统响应的仿真试验.结果表明:所设计控制系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能优于其他3种基于H_∞回路成形的控制器设计方案;所得控制器在给定值阶跃变化、给水和流量扰动下均能保持较好的控制品质,具有良好的鲁棒性.

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自动控制与监测诊断

燃煤电厂二氧化硫排放质量浓度的软测量技术

郑海明, 杨志

2013, 33(2): 130-134.

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针对电厂烟气污染物SO₂监测中出现的安装费用高、维护困难等问题,提出了一种烟气SO₂排放量预测方法.首先应用BP神经网络建立模型,然后应用遗传算法对BP神经网络的连接权值和阈值进行优化配置,建立新的软测量模型,并对改进后的软测量模型的预测结果与实际运行数据进行了比较,结果表明:所建立的新模型具有较高的准确性和稳定性,可以较好地预测电厂烟气SO₂排放质量浓度.

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辅机技术

直接空冷凝汽器旋转流场中应用喷雾增湿的数值模拟

周兰欣, 惠雪松, 李卫华, 马少帅, 孙会亮

2013, 33(2): 135-140.

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基于Simple算法和k-ε模型,采用MRF模型处理风机模型,并综合两相流、传热传质理论,对某600 MW直接空冷机组的一个单元进行了三维数值模拟,分析了喷雾增湿对空冷凝汽器压力的影响. 结果表明:应用MRF模型处理风机后,单元内空气旋转上升,空气流场和换热器表面温度场分布更接近实际情况;喷嘴距风机栈桥中心线3.5 m、距风机导流筒出口平面高度1.6 m,喷雾方向在xy平面与y轴正向夹角210°、喷嘴压力为0.8 MPa、喷嘴孔径为0.4 mm时,凝汽器压力降幅最大,为8.97 kPa.

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环境科学

基于Aspen Plus的氨法脱硫单塔系统流程模拟

洪文鹏, 何慧颖, 刘广林, 王海刚

2013, 33(2): 141-146.

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以氨法脱硫单塔系统的化工过程作为研究对象,用Aspen Plus流程模拟软件对其脱硫系统的吸收、中和和氧化过程进行了模拟,得到了各节点的物质流量及组分、化学反应的参数条件、脱硫效率、产品的质量等,并对该工艺主要运行参数对脱硫效率的影响进行了分析.结果表明:脱硫效率随着入口烟气中SO₂质量浓度的增加而降低,随着液气比的增大而提高,且液气比在7.5~10 L/m³时,脱硫效率高于95%,随着烟气量的增加而降低,随着氨液量的增加而提高,但当氨液量增加到一定量时,脱硫效率反而呈下降趋势.

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环境科学

石灰石煅烧/碳酸化过程中微观结构的演变特性

危日光, 陈江涛, 陈鸿伟, 陈龙

2013, 33(2): 147-152.

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对石灰石煅烧/碳酸化过程中微观结构的演变特性进行了研究.结果表明:石灰石不同煅烧/碳酸化阶段产物的氮吸附/脱附等温线为Ⅳ型,并在煅烧过程和碳酸化初期存在H1型吸附滞后环;石灰石煅烧产物的比表面积和比孔容随煅烧时间的增加呈线性增加,而碳酸化产物的比表面积和比孔容随碳酸化时间的增加呈指数规律迅速衰减;石灰石完全分解产物的孔容分布曲线呈双峰结构,随着煅烧反应的进行,双峰峰值不断增大,而碳酸化反应导致峰值减小;微孔、中孔和大孔对孔容积和孔面积的增加贡献不同,微孔只对孔面积的增加有一定的贡献,而中孔和大孔对孔容积和孔面积的增加皆有较大的贡献;随着比表面积和比孔容的增大,石灰石煅烧转化率呈线性增大趋势,而CaO的碳酸化转化率呈指数衰减.

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材料科学

长期服役后低压转子30Cr2Ni4MoV钢的性能研究

赵双群, 林富生

2013, 33(2): 153-159.

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以1根长期服役的30Cr2Ni4MoV钢低压转子为例,通过显微组织分析、室温拉伸、高温拉伸和冲击以及韧脆性转变温度试验等方法研究了低压转子不同部位的显微组织和性能,并分析了低压转子强度和韧性变化的原因.结果表明:在低压转子电机端中心部位出现C、Cr、Ni和Mo等成分的偏析;转子不同部位的组织形态区别明显,服役时温度高的部位未发生明显的碳化物析出增多和颗粒粗化;转子不同部位的室温拉伸性能差别较大,服役时温度高的部位的拉伸强度未出现明显降低;转子外缘不同部位冲击韧性相同,但近中心孔不同部位的冲击韧性差别大;转子不同部位总冲击能量的区别主要表现为裂纹扩展能的差异,但裂纹形成能无明显区别;服役时转子高温部位的韧脆性转变温度升高;由于低压转子尺寸大,造成制造时不同部位的成分和显微组织的差别,这是导致不同部位性能差异的主要原因.

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材料科学

新型耐热钢焊接温度场与应力场仿真及试验研究

代真, 姜运建, 章建叶, 李伟, 谢航云, 王卫峰

2013, 33(2): 160-165.

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利用Abaqus有限元软件,采用单元生死技术对P92钢的多道焊接过程进行模拟,获得了P92主蒸汽管道焊接温度场和焊接残余应力场的分布.采用红外热像仪和X射线测量系统对P92新型耐热钢主蒸汽管道焊接温度场和焊接残余应力场进行了试验测试.在此基础上分析了新型铁素体耐热钢IV型裂纹产生的原因.结果表明:温度场和残余应力场的模拟结果与试验结果吻合较好;建立的有限元模型能够准确、可靠地模拟焊接温度场和残余应力场;等效应力(Mises应力和最大主应力)是控制新型铁素体高温焊接构件IV型蠕变失效的主要原因之一.

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