动力工程学报

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    锅炉技术
  • 锅炉技术
    附加鳍片对CFB锅炉膜式水冷壁管屏热变形影响的数值分析
    杨睿, 陈晔, 卢啸风, 阳明君, 史君林, 李涛
    2022, 42(6): 493-497. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.06.001
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    基于世界首台600 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉实炉实验数据,采用ANSYS软件建立高度×宽度为4.6 m×2 m的膜式水冷壁管屏计算模型,开展了100% BMCR (锅炉最大连续蒸发量)工况下水冷壁管屏热变形的数值模拟,分析了背火侧附加鳍片及其尺寸对水冷壁管屏热变形的影响。结果表明:由于炉内热负荷分布不同,随着炉膛高度的增加,水冷壁管屏向火侧热变形先增大后减小,在炉膛高度39.5 m处达到最大值,最大热变形量为1.43 mm;在水冷壁管背火侧焊接一块附加鳍片,可有效减小水冷壁管屏热变形,当附加鳍片尺寸为6 mm×4 mm时,水冷壁管屏向火侧热变形量减至0.57 mm。
    • 汽车机轮与燃气机轮
  • 汽车机轮与燃气机轮
    我国大型汽轮机技术研究进展与展望
    史进渊, 李军, 刘霞, 杨宇, 孙庆, 夏心磊, 祁昊
    2022, 42(6): 498-506. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.06.002
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    从大型汽轮机技术发展的角度,对2010—2019年我国大型汽轮机技术的一系列重要进展和下一步研究方向进行了阐述。介绍了大型汽轮机技术发展的背景,总结了过去10年我国火电与核电汽轮机技术研究的新成就,包括提高汽轮机效率的通流部分优化与宽负荷性能优化技术,保证汽轮机安全性的结构强度与寿命、轴系动特性与支撑以及高温材料与焊接转子的设计技术,提高汽轮机灵活性的一键起停与热应力监控技术。针对大型汽轮机技术的发展现状,提出我国大型汽轮机下一步的研究方向,包括700℃火电汽轮机的镍基合金高温部件、非镍基合金高温转子与总体布置技术,2 000 MW等级核电汽轮机研制的关键技术和2 000~2 300 mm半速长叶片研制,汽轮机的智能设计、智能制造和智能运维技术,大型汽轮机技术的发展目标是进一步提高汽轮机的效率、保证汽轮机的安全服役和灵活运行。
  • 汽车机轮与燃气机轮
    基于串联形式智能融合算法的燃气轮机建模与仿真
    李薇, 何兴, 许野, 荀金柱, 王旭, 包哲
    2022, 42(6): 507-513. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.06.003
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    为提高燃气轮机整体动态仿真模型的准确性与实用性,基于预先构建的机理、BP神经网络和逐步聚类分析法3种单一仿真模型,分别将BP神经网络和逐步聚类分析法模型与机理模型进行组合,创新性地构建了2套串联形式的智能融合模型,有效地克服了机理模型部分过程过于简化和参数获取困难、智能预测模型高度依赖数据质量和缺乏外延性等缺陷,并将上述模型应用于辽宁某钢厂燃气轮机的仿真研究。结果表明:单一仿真模型中智能预测模型的预测效果较好,且逐步聚类分析法模型优于BP神经网络模型;智能融合模型的精度比单一仿真模型更高,其中逐步聚类分析法+机理智能融合模型的仿真效果更优。
    • 监测与测量
  • 监测与测量
    基于CAE与BiLSTM结合的风电机组<齿轮箱故障预警方法研究
    向玲, 朱浩伟, 丁显, 汤海宁, 胡爱军
    2022, 42(6): 514-521. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.06.004
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    针对风电机组故障频发且早期故障监测难的问题,为实现风电机组智能监测,提出基于卷积自编码(CAE)与双向长短期神经网络(BiLSTM)的风电机组齿轮箱故障预警方法。首先对风电场数据采集与监视控制(SCADA)系统的数据进行预处理,选择能表征风电机组齿轮箱运行状态的监测量作为输出量,根据相关性分析选择与输出量相关性高的监测量作为输入参数;然后根据特征选择特性和参数非线性特性构建深度学习网络模型,对输出的预测值和残差进行统计分析,设置自适应阈值来监测风电机组异常状态的趋势变化。将CAE-BiLSTM模型应用于某风电场的算例分析中,并与其他模型的预测效果进行对比。结果表明:该方法解决了模型输入与结构冗余问题,提高了模型精度,能够有效预警风电机组齿轮箱早期故障。
  • 监测与测量
    改进CEEMDAN算法与分形融合的<深度学习轴承故障分析
    肖俊青, 金江涛, 岳敏楠, 李春, 许子非, 孙康
    2022, 42(6): 522-529. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.06.005
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    针对CEEMDAN算法处理非线性振动信号存在虚假、冗余分量问题,基于分形理论,提出了一种改进自适应白噪声总体平均经验模态分解(ICEEMDAN)融合卷积神经网络(CNN)方法。以轴承损伤实验数据与仿真信号为分析对象,采用CEEMDAN算法将其分解以实现降噪,并采用主成分分析(PCA)降维提取有效的故障特征,利用分形盒维数筛选最佳重构分量并剔除无关分量,最终由CNN对其进一步挖掘实现故障诊断识别与分类。最后,将本文方法与现有多种融合深度学习方法进行对比并采用t-SNE进行可视化分析,以验证本文方法的可靠性和实用性。结果表明:各信噪比方法对实验数据均具有较强的鲁棒性和泛化性,且分类准确率较原始方法提高了0.54%~10.33%。
    • 辅机技术
  • 辅机技术
    轴流通风机仿生降噪方法
    杨文琪, 赛庆毅, 郭丹阁, 黄典贵, 王乃安
    2022, 42(6): 530-536. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.06.006
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    对采用锯齿尾缘和波浪前缘2种结构的叶片进行数值模拟,研究其对轴流通风机的降噪效果。针对不同齿高、不同齿数的锯齿尾缘叶片和波浪前缘锯齿尾缘叶片,采用雷诺平均法和分离涡模拟方法计算其流场,并采用FW-H声学类比方程计算其声场。结果表明:在所研究工况范围内,波浪前缘锯齿尾缘叶片比锯齿尾缘叶片降噪效果更好,且二者对全压效率影响不大;对于锯齿尾缘叶片,总声压级随齿高和齿数的增加均有所减小,齿数多时降噪效果较好;波浪前缘锯齿尾缘叶片的总声压级小于原叶片,因而波浪前缘锯齿尾缘组合应用于轴流通风机叶片上的降噪效果比单一的锯齿尾缘叶片和波浪前缘叶片更优。
    • 环保技术与设备
  • 环保技术与设备
    330 MW电站煤粉锅炉高温主燃区<喷氨脱硝的试验研究
    白昊, 张健, 张忠孝, 郭欣维, 乌晓江, 张启超
    2022, 42(6): 537-543. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.06.007
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    在一台330 MW四角切圆煤粉锅炉上进行试验,研究各因素对高温主燃区喷氨脱硝的影响。结果表明:向高温主燃区喷入尿素溶液可有效脱除NO<i>x,且脱硝效率受锅炉负荷、配风方式和O2体积分数等因素的影响;在锅炉常规运行的基础上进行主燃区喷氨,随着负荷的增加,最佳RNSR增大,脱硝效率降低;相对于基准配风方式,在极限配风方式下进行喷氨可以提高脱硝效率,使最佳RNSR减小;降低锅炉出口O2体积分数可进一步提高主燃区喷氨的脱硝效率;主燃区喷氨与高速燃尽风协同控制可以在减小NO<i>x质量浓度的同时对飞灰含碳量和CO体积分数进行有效控制。
  • 环保技术与设备
    燃煤电站烟羽消除计算方法及实验验证
    李光英, 赵钦新, 邓世丰, 李建军, 赵平, 王云刚, 邵怀爽
    2022, 42(6): 544-551. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.06.008
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    为了消除燃煤电站尾部湿烟气与低温空气混合形成的湿烟羽,解决湿烟羽引发的雾霾问题,基于冷凝再热消除烟羽路线,在1台350 MW电站的脱硫塔后搭建实验平台,验证了切线法的可靠性,并利用切线法计算了不同技术路线消除湿烟羽的临界温度。结果表明:现场实验数据与切线法计算数据的相对误差可控制在±10%以内;通过比较不同技术路线消除湿烟羽的临界温度,确定了其热工参数及适用条件,可用于指导燃煤机组烟羽消除系统的实际运行。
    • 新能源
  • 新能源
    DSG太阳能集热器出口过热蒸汽<温度多模型自适应预测
    祝庆, 王广军, 陈红, 吴辉
    2022, 42(6): 552-558. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.06.009
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    针对直通式直接产生蒸汽(DSG)槽式太阳能热发电系统,建立了一种集热器出口过热蒸汽温度多模型自适应预测模型。根据太阳辐射强度,将DSG集热器划分为若干个线性化子空间。基于DSG集热器的通用分布参数模型和出口过热蒸汽温度的阶跃响应,构造了DSG集热器出口过热蒸汽温度非参数化线性子模型空间,并建立线性预测子模型的综合调度策略。最后,根据多模型自适应思想,获得了DSG集热器出口过热蒸汽温度的多模型自适应预测模型,并通过数值模拟验证了该模型的有效性。结果表明:所建立的多模型自适应预测模型具有良好的自适应能力,为DSG集热器出口过热蒸汽温度的预测控制提供了必要支持。
  • 新能源
    跨临界CO2喷射器关键结构的优化研究
    牛擎宇, 关欣, 宋子晔, 秦陶
    2022, 42(6): 559-567. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.06.010
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    针对以CO2为工质的喷射器进行二维数值模拟,对喷射器内的非平衡相变、壅塞和激波等现象进行分析,并对喷射器内部流体流动过程中速度、静压和马赫数等参数的变化规律进行深入探讨,研究了喷嘴直径、喷嘴出口到混合室的距离和混合室直径对喷射器性能的影响。结果表明:喷嘴直径、喷嘴出口到混合室距离和混合室直径均存在最优值,使得喷射系数最大,喷射器内部激波强度较小,壅塞现象得到缓解,喷射器性能达到最优。
    • 系统工程
  • 系统工程
    风火储一体化电站功率特性研究
    张磊, 郭语, 石嘉豪, 孙恩慧, 张倩, 李永毅
    2022, 42(6): 568-574. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.06.011
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    构建了风火储一体化电站,在假设燃煤机组达到无惯性延迟响应且储能电池可秒级切换充放电状态的极限情况下,规划适配该风火储一体化电站的优化调度策略;从电力波动率、弃电率和电力缺额率3个功率特性角度对风火储一体化电站与区域独立电站进行对比,并采用Matlab进行仿真验证。结果表明:相比区域独立电站,风火储一体化电站的电力波动率从1.306%降至0.178%,弃电率从0.667%降至0.145%,电力缺额率从0.643%降至0.010%,大幅提高了对AGC负荷指令的响应能力。
  • 系统工程
    基于方管平板光伏光热系统的电热耦合<性能对比研究
    高燕飞, 何纬峰, 路裕, 韩东
    2022, 42(6): 575-581. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.06.012
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    为了探究方管平板PV/T系统的电热综合性能,基于PV/T系统的能量转换过程,建立PV/T组件电热耦合系统的数学模型,构建了设计工况下PV/T系统的性能评估方法,分析关键参数对PV/T系统性能的影响规律,并对比不同结构下PV/T系统的变工况特性。结果表明:在设计工况下,单方管及多方管结构的PV/T系统电效率在15%左右,总效率在78%以上;随着太阳辐照强度的增大,2种系统下光伏板温度和流体出口温度均会升高,系统总效率也会提高;可以通过提高进口体积流量或者降低进口温度来提高电效率及总效率,在相同运行工况下,单方管平板PV/T系统的总效率低于多方管平板PV/T系统3.1%,且多方管平板PV/T系统的光伏板温度比单方管平板PV/T系统低9.72 K,可见多方管平板PV/T系统的综合性能更优。
    • 材料研究
  • 材料研究
    重型燃气轮机用Ni-Cr-Co基高温合金<组织稳定性研究
    周标, 符锐, 姚志浩, 赵双群, 王延峰, 谢锡善
    2022, 42(6): 582-588. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2022.06.013
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    采用Thermal-Calc (TCW2)软件结合Ni基数据库(2003P)对Haynes 282合金的平衡凝固组织进行计算,并提供了Haynes 282合金等温时效组织转变曲线(TTT曲线),采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子衍射和综合相分析方法研究了Haynes 282合金经过高温长期时效处理和在持久试验断裂后的微观组织。结果表明:Haynes 282合金在800℃下经过长期时效处理后会析出TCP相;Haynes 282合金中析出的针状相均为富含Mo元素的μ相;温度为700~800℃时,Haynes 282合金中μ相析出的尺寸和含量均会随时效时间的延长和温度的升高而增大,表明Haynes 282合金在高温长时应力作用下的组织不稳定性。