动力工程学报

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锅炉技术

W火焰锅炉三次风流动特性优化试验与模拟研究

汪涂维, 马仑, 方庆艳, 乐方愿, 张成, 姚斌, 陈刚

2016, 36(1): 1-6.

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以某300 MW配直流缝隙式燃烧器的W火焰锅炉为研究对象,按1:1等比例搭建了下倾三次风风箱的冷态试验模型,开展了三次风流动特性试验和数值模拟研究,深入分析了三次风下倾入射角衰减的原因,获得了三次风风箱结构的优化信息.结果表明:三次风风箱内部结构是影响三次风下倾入射角的主要因素,而三次风体积流量对三次风下倾入射角基本没有影响;采用大风箱结构时,由于喷口通流面积突然变小,且风箱内部靠近喷口的上下部气流存在拐弯挤压现象,导致三次风下倾入射角大幅衰减;在垂直方向上增加导流板,可有效减弱三次风下倾入射角的衰减;采用小风室时三次风喷口通流面积与风室内保持相同,能消除衰减现象,达到设计的三次风下倾效果.

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锅炉技术

基于煤灰矿物相特性的灰熔点预测

王春波, 杨枨钧, 陈亮

2016, 36(1): 7-15.

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以物质平衡为约束条件,采用在弱还原性气氛、温度为T时煤灰中可能存在的化学反应的吉布斯自由能变化之和的最小值min∑ΔG_T^θ作为热力学平衡计算的目标函数,建立高温弱还原性气氛下的煤灰矿物相组成模型.引入各矿物相对应的熔点,构建矿物相组成与灰熔点之间的函数关系并用线性回归的方法确定熔点修正值,进而用迭代法建立了灰熔点预测关系式.结果表明:模型模拟得出的矿物相组成不仅与XRD谱图和Fact Sage谱图有着较好的相似性,而且其变化能反映煤灰熔融特性、预测灰熔点的变化趋势、判断煤灰中主要矿物相组成,灰熔点的预测误差均在-80~80 K内.

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自动控制

直流锅炉单元机组协调控制系统的研究与设计

秦志明, 张栾英, 谷俊杰

2016, 36(1): 16-21,29.

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以1000 MW超超临界直流锅炉单元机组为研究对象,通过机理分析建立其协调控制系统的非线性模型,利用小偏差方法对模型进行线性化,设计相应的多变量解耦补偿器,实现了输入、输出变量的全解耦,建立了三输入三输出的协调控制系统,并通过煤质和给水比焓扰动以及升降负荷的仿真实验对协调控制系统进行了验证.结果表明:所提出的协调控制系统具有良好的控制性能.

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自动控制

基于免疫遗传算法的风力发电机组变增益PI控制器参数整定与优化

高峰, 王伟, 杨锡运

2016, 36(1): 22-29.

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针对风力发电机组控制器参数在设计和优化过程中不易计算和整定的问题,首先通过Bladed软件模型线性化计算得出适用于参数整定和优化的风力发电机组线性化模型,然后基于免疫遗传算法整定PI控制器参数,根据风电场风速统计概率与Bladed软件辨识参数对普通和变增益PI控制器相关参数进行优化计算,建立了一套基于Bladed软件的风力发电机组变增益PI控制器参数整定与优化方法.结果表明:所提出的方法能够对风力发电机组变增益PI控制器参数进行有效的整定和优化,可为风力发电机组变增益PI控制器的设计与优化提供指导.

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自动控制

基于动态面控制的液压型风力发电机组稳速控制研究

艾超, 闫桂山, 孔祥东, 董彦武

2016, 36(1): 30-35,64.

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针对液压型风力发电机组液压调速系统稳速控制问题,建立了风速、风力机特性数学模型和定量泵-变量马达液压调速系统的关键参数状态方程.提出了一种基于动态面控制的稳速输出控制方法,并对其控制律进行推导分析,采用动态面控制原理对变量马达转速进行多闭环控制,并对30 kVA液压型风力发电机组进行了仿真和实验研究.结果表明:该方法具有较好的控制效果,对风力机输入的时变性和不确定性具有良好的抑制作用,实现了机组的稳速控制.

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监测与测量

峰值波长法快速检测煤粉炉火焰温度的研究

杨豪骏, 杨斌, 桂欣扬, 蔡小舒

2016, 36(1): 36-41.

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基于维恩位移定律和普朗克定理,提出了根据光纤光谱仪测得的相对火焰辐射光谱快速确定煤粉炉火焰温度的峰值波长法,研究了煤粉炉火焰中辐射率函数对该方法测量温度的影响,并以300 MW和350 MW煤粉炉火焰辐射光谱为基础,给出了适用于电站煤粉炉火焰温度光谱法测量的峰值波长温度测量公式.结果表明:对于煤粉炉火焰这类非灰体温度火焰,利用峰值波长法可以快速得到火焰温度,且最大测量误差小于1.60%.

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监测与测量

基于EMD及灰色关联度的滑动轴承润滑状态故障诊断研究

卢绪祥, 苏一鸣, 吴家腾, 李录平

2016, 36(1): 42-47.

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针对滑动轴承润滑状态发生改变时,其声发射信号不同频带的能量分布与其润滑状态之间存在一定的映射关系,提出一种经验模态分解(EMD)与加权灰色关联分析相结合的诊断方法.采用EMD方法将滑动轴承非平稳声发射信号分解为有限个平稳的本征模态函数(IMF),依据相关系数法剔除IMF分量中的虚假分量,选取包含主要故障信息的前10阶IMF分量计算能量比例,并构造特征向量.结果表明:加权灰色关联分析对小样本模式识别具有良好的分类效果;通过加权灰色关联分析计算不同声发射信号的灰色关联度,能够有效地对滑动轴承的润滑状态进行诊断.

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环保技术与设备

1100 t/h塔式直流燃煤锅炉SCR脱硝装置入口烟温降低的方法及应用

孙少鹏, 田鑫, 宁玉琴, 郭栋, 周崇波

2016, 36(1): 48-52.

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为解决塔式燃煤直流锅炉脱硝装置入口烟温偏高的问题,设计了高温烟气换热器热力系统,将脱硝系统的入口烟温降至脱硝催化剂最佳运行温度范围,并对烟气热量进行回收利用.给出了高温烟气换热器热力系统技术方案,对系统投运效果进行了测试.结果表明:所提方法有效解决了选择性催化还原(SCR)脱硝装置入口烟温偏高的问题;在额定负荷下,脱硝效率可以提高1.4%;在负荷波动时,可以稳定SCR脱硝装置入口烟温;锅炉排烟温度和出口热风温度均降低.

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环保技术与设备

近零排放机组不同湿式电除尘器除尘效果

赵磊, 周洪光

2016, 36(1): 53-58.

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采用烟尘采样仪和细颗粒物采样仪对某电厂已实现近零排放的2台300 MW燃煤机组的不同极配形式湿式电除尘器进行现场采样测试,对不同湿式电除尘器烟气中颗粒物的总体和分级脱除效率进行了测量,并对其颗粒物直径分布的变化进行了对比.结果表明:线板式湿式电除尘器和管式湿式电除尘器均具有良好的深度除尘效果,2种极配形式均可以使燃煤电厂烟尘排放达到近零排放标准,即小于5 mg/m³;相对于管式湿式电除尘器,线板式湿式电除尘器在大于10 μm和小于1 μm直径段有着更好的除尘效果.

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环保技术与设备

加装钩片对除雾器性能影响的数值研究

洪文鹏, 雷鉴琦

2016, 36(1): 59-64.

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采用Fluent软件对湿法烟气脱硫系统中除雾器内气液两相流场进行数值模拟,得到加装钩片后的除雾器在不同液滴粒径和风速下的除雾效率,并对比分析了5种不同尺寸钩片形式的除雾器性能.结果表明:除雾器内流场偏向叶片转弯处外侧,在此位置加装钩片可有效提高除雾效率;钩片长度直接影响其对气流的拦截程度,随着钩片长度的增大,除雾效率显著提高,同时压降也有所增加;钩片宽度的增大导致除雾效率与压降均略微降低.

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新能源

陆海风力机动态响应对比

丁勤卫, 李春, 周国龙, 叶舟

2016, 36(1): 65-73.

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以NREL实测数据为湍流风场数据源,以NREL 5 MW风力机为样机,并结合波浪作用,分别研究了陆海风力机平台及各柔性部件的动力学响应.结果表明:平台运动形式主要为纵荡、纵摇和首摇;漂浮式风力机的叶根摆振力矩和纵向剪力要大于陆上风力机;漂浮式风力机塔尖和塔基纵向剪力及塔基俯仰力矩的波动范围为陆上风力机的3倍;漂浮式风力机塔尖运动加速度呈现高频和大跨度的特点.

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核电技术

核电厂主蒸汽管道材料断裂韧性试验三维数值模拟研究

张旭, 窦一康, 梁兵兵

2016, 36(1): 74-78.

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基于商用软件ABAQUS对国产化主蒸汽管道材料P11合金钢的断裂韧性试验中起裂前的加载过程进行了精细的三维数值模拟,对含侧槽和光滑侧面2种标准CT试样结构进行建模分析,获得加载过程中裂纹前沿的塑性区、应力场和J积分的三维精细分布及变化规律.开展了SA335 P11合金钢材料含侧槽结构试样的断裂韧性试验,试验中载荷线位移响应曲线与有限元分析结果具有很好的一致性,验证了数值分析的有效性.通过有限元和试验相结合的方式,确定了延性金属材料试样采用光滑侧面结构是导致其试验过程中难以起裂的主要原因,含侧槽结构试样能为裂纹尖端提供有效约束,使得裂纹前沿附近区域的塑性区尺寸、局部J积分和张开应力分布更加均匀,对优化延性金属材料断裂韧性试验作用明显.

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核电技术

基于弹塑性本构的RPV顶盖贯穿件焊缝安定性分析

高永建, 贺寅彪, 曹明

2016, 36(1): 79-83.

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对CRDM贯穿件建立带J形焊缝的有限元分析模型,选取基于应力应变曲线的非线性随动强化Chaboche模型,依据ASME B&PVC-III-1-NB-3228.4的规定进行材料塑性条件下的安定性分析.结果表明:塑性安定性分析方法可以有效降低分析的保守性,材料弹性假定下安定性无法保证的区域可以通过塑性安定性分析得以保证.

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