动力工程学报

过刊目录

  • 全选
    |
    锅炉技术
  • 锅炉技术
    燃煤锅炉受热面结焦及掉焦灭火机理分析
    王帅, 吴新, 路昆, 王凯, 李学飞
    2020, 40(11): 865-871. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.11.001
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    通过掉焦形貌对比、炉膛压力波动分析、设计煤种结焦特性分析、事故煤种镜质体反射率检测、炉膛设计参数分析和锅炉运行方式分析，对1 000 MW、660 MW、330 MW和220 MW等4台不同容量燃煤锅炉受热面结焦及掉焦灭火机理进行了深入研究。结果表明：掉焦引起锅炉主燃料跳闸（MFT）前炉膛压力波动曲线共同的特点是炉膛压力首先突升，主要原因是炉膛下部可燃气体爆燃，次要原因是渣池内水大量汽化进入炉内；设计煤种为烟煤的锅炉掺烧无烟煤比例较大时易形成蓝黑色琉璃状焦块，掺烧低灰熔点烟煤比例较大时易形成淡黄色多孔状焦块，烟煤中贫煤的比例较大易使焦块夹杂一定数量的黑色焦炭颗粒。
  • 锅炉技术
    四角切圆锅炉防高温腐蚀的燃烧优化试验研究
    周文台, 王克, 何翔, 马达夫
    2020, 40(11): 872-877. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.11.002
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了降低贴壁水冷壁H2S体积分数，达到缓解水冷壁高温腐蚀的目的，对300 MW四角切圆锅炉进行了贴壁烟气成分测试及原因分析。结果表明：水冷壁的高温腐蚀主要集中在燃尽风以下的燃烧器区域，且沿着水冷壁中心线呈非对称分布，水冷壁中心线靠右区域的H2S体积分数偏高，造成这种现象的原因是配风不合理，二次风的刚性不足，无法完全包住一次风，使得火焰热扩散到水冷壁上所致；采取调整总风量、周界风量及强化一次风着火的措施后，贴壁H2S体积分数大幅度降低，水冷壁的高温腐蚀得到有效缓解。
  • 锅炉技术
    多孔壁风耦合空气分级条件下煤粉燃烧过程中硫演化的数值模拟
    马红和, 张伟, 李军, 周璐, 崔志刚, 赵军
    2020, 40(11): 878-883. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.11.003
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为研究多孔壁风对煤粉锅炉高温腐蚀的影响，并验证含硫组分气相反应机理模型的可靠性，利用Ansys Fluent软件开展了多孔壁风耦合空气分级条件下煤粉燃烧过程中硫演化的数值模拟研究。结果表明：SO2、H2S、CS2和COS等体积分数的计算值与实验值的误差在18%以内，该机理模型可用于实际工程中含硫组分演化的预测；适量的多孔壁风可以在主燃区和还原区壁面上形成一层氧化性气膜，阻止腐蚀性组分接触壁面；综合考虑NOx排放量、燃烧效率和高温腐蚀问题，燃烧器空气系数为0.80时对应的多孔壁风系数的优化值为0.05。
    • 汽轮机与燃气轮机
  • 汽轮机与燃气轮机
    1 000 MW超超临界二次再热汽轮机缸效率变化对机组热耗影响的定量分析
    张佳佳
    2020, 40(11): 884-888. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.11.004
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为获得汽轮机各缸效率变化对机组热耗的影响及变化规律，以1 000 MW超超临界二次再热汽轮机为研究对象，采用线性化分析方法进行计算。结果表明：（超）高压缸效率对机组热耗影响较小，中、低压缸效率对机组热耗影响较大；随着机组负荷的降低，各缸效率对机组热耗的影响逐渐增大，但变化幅度较小；缸效率对机组热耗的影响主要通过功率和系统吸热量的变化来实现，其中功率对机组热耗的影响较为显著，尤其是中、低压缸。
    • 监测与测量
  • 监测与测量
    基于深度学习与SPRT的风电机组齿轮箱轴承状态监测
    刘旭斌, 郭鹏, 林峰
    2020, 40(11): 889-896. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.11.005
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为提高故障发生率较高的齿轮箱高速轴轴承状态监测效率和准确性，提出了一种基于深度学习模型的状态监测方法。首先采用ReliefF方法初选建模变量，并通过降噪自编码网络对这些变量进行降维处理，使用长短期记忆网络对降维简化后的高速轴轴承温度与其影响变量之间的非线性关系进行建模，然后在监测阶段引入序贯概率比检验方法，捕捉模型预测轴承温度残差的异常变化，及时发出机组运行异常报警，最后以华东地区2台1.5 MW实验机组为例对模型进行验证。结果表明：采用本文方法能够及时准确地发现齿轮箱异常导致的高速轴轴承温度超温，为风电机组齿轮箱状态监测和故障预警提供参考。
    • 工程热物理
  • 工程热物理
    基于不同耦合模型的合成气非预混射流燃烧特性模拟
    黄章俊, 罗艳珍, 李录平, 田红
    2020, 40(11): 897-905. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.11.006
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    基于不同的化学反应机理、湍流模型和燃烧模型，采用8组不同耦合模型对CO/H2/N2合成气非预混射流火焰进行模拟计算，并与实验值进行比较，分析了不同耦合模型计算结果的准确性。结果表明：耦合模型4（37步14组分化学反应机理动力学模型PdM+RNG k-ε湍流模型+稳态层流小火焰燃烧模型SLF）和耦合模型8（化学反应机理GRI-Mech 3.0模型+标准k-ε湍流模型+EDC燃烧模型）对该火焰的模拟结果更为准确；采用SLF的耦合模型比采用EDC的耦合模型更能准确模拟火焰温度和主要组分的径向分布；采用耦合模型4能够获得该合成气非预混射流火焰的最佳模拟计算结果。
  • 工程热物理
    不同伴流速度下压力对火焰闪烁的影响
    邓瑞英, 李永超, 杨茉, 李钰冰
    2020, 40(11): 906-914. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.11.007
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    利用Ansys Fluent软件，采用直接数值模拟方法（DNS）模拟了甲烷/空气在同轴射流燃烧器中的燃烧过程，探究不同伴流速度下压力对火焰闪烁的影响，并对燃烧系统进行了非线性分析。结果表明：伴流速度为0.009 8 m/s，压力为0.7×105~1.6×105Pa时，火焰发生闪烁；压力的升高使得火焰与涡的作用增强，火焰闪烁剧烈；当伴流速度增大到一临界值时，原本在压力场内闪烁的火焰变得稳定，表明燃烧流场由浮升力主导转变为伴流动量主导；提高伴流速度和压力均能促进烟黑的生成；通过燃烧系统的非线性分析发现，燃烧系统对伴流速度初值和压力初值具有强依赖性，在伴流速度临界值或压力临界值下，系统的解发生了动态分岔现象。
    • 新能源
  • 新能源
    不同风载下桁架式海上风力机地震动力学响应
    闫阳天, 岳敏楠, 李春, 杨阳, 许子非
    2020, 40(11): 915-923. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.11.008
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为研究风载荷对地震发生时桁架式海上风力机动力学响应的影响，以NREL 5 MW海上风力机为研究对象，建立桁架式风力机有限元模型，采用p-y曲线描述柔性海底土壤与桩基间的相互作用。基于SMOOTH湍流风谱模型求解风载荷，并计算正常运行、停机及紧急停机工况下风力机支撑结构的瞬态动力学响应。结果表明：风载荷对风力机支撑结构影响十分显著，且不同运行工况的支撑结构响应特性有较大差异。地震的发生会导致局部剪应力及应变能波动频率和幅值激增，采用紧急停机的方式可有效削弱风-地震联合作用对风力机叶片及支撑结构的影响。地震发生后的60 s，支撑结构局部剪应力峰值下降7.7%，平均值下降87.5%，集中于风力机塔架与桁架结构衔接处的应变能峰值下降14.6%。
  • 新能源
    塔式光热电站定日镜场清洗策略优化研究
    蒋志浩, 杜宇航, 刘向民
    2020, 40(11): 924-928. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.11.009
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    基于某50 MW塔式光热电站构建仿真模型，分析定日镜反射率对年均发电量和平准化度电成本的影响。通过建立定日镜场清洗策略优化模型，以定日镜反射率降低导致的全年发电量损失与定日镜清洗成本费用之和作为电站年总损失，得到了电站年总经济损失费用与定日镜场清洗周期的变化规律，提出最优的定日镜清洗策略。结果表明：随着定日镜反射率的提高，年均发电量增加，平准化度电成本下降；随着清洗周期的增加，电站年总经济损失费用先降低后升高。
    • 材料研究
  • 材料研究
    基于三维光学扫描技术的P92钢热挤压三通强度校核与评定
    史志刚, 李楠林, 马红, 贾建民, 张红军, 熊伟
    2020, 40(11): 929-935. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.11.010
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    以服役8.5万h开裂的P92热挤压三通为研究对象，通过三维光学扫描技术对其尺寸进行测绘，并基于测绘尺寸进行强度校核和有限元应力分析，进而进行应力强度评定。结果表明：三通的测绘尺寸与实际尺寸较符合；三通的最大应力位于肩部内壁转角中心，与服役8.5万h时的启裂位置吻合；肩部较弱的结构强度是引起三通开裂的强度因素。
  • 材料研究
    基于人工神经网络的P91钢管硬度预测其剩余寿命的方法
    王峥, 王延峰
    2020, 40(11): 936-939. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.11.011
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    采用人工神经网络对不同硬度区间的P91钢管进行了持久寿命评估，建立了相应的持久寿命评估模型，并通过不同硬度下的试验值对该模型进行了验证。结果表明：基于人工神经网络的持久寿命评估模型预测值与试验值较为吻合，误差大多控制在±5%以内；所建持久寿命评估模型可以快速无损评估P91钢管在某硬度下的持久寿命，不仅可以节约试验成本，还可以通过人工神经网络的自学习提高持久寿命预测的可靠性。
    • 核电技术
  • 核电技术
    AP1000核电机组一回路稳压器波入过程瞬态特性研究
    刘建全, 杨已颢, 张继国, 姚文卓, 周涛, 戴文泰
    2020, 40(11): 940-948. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.11.012
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为研究AP1000核电机组稳压器内波入流的演化过程和水力特性，采用三维非稳态传热的计算流体动力学（CFD）方法捕捉波入过程中冷热流体混合的温度、速度波动强度，将密度处理为温度的多项式函数来估算浮升力的影响。结果表明：模拟值与试验值吻合良好，RSM湍流模型结合VOF多相流传热模型能够有效地对波入过程的发展趋势进行预测；理查森数Ri对冷热流体的混合有重要影响，其大小决定浮升力对流体的影响；冷热流体的掺混主要发生在下封头-0.5 m < z < 0.5 m区域内；温度、速度波动最剧烈的地方集中在-0.3 m < z < 0.3 m，其波动峰值随着波入过程的推进逐渐变大，电加热器应尽量避免布置在该区域内，以改善其恶劣的工作环境。