动力工程学报

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锅炉技术

600 MW超临界W火焰锅炉前墙上炉膛水冷壁撕裂原因分析及处理

唐道建, 谢志文, 刘瑞东, 熊显巍,李玉鹏, 杨太勇, 黄允修

2015, 35(12): 949-955.

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针对某超临界W火焰锅炉投产初期出现的前墙上炉膛水冷壁变形撕裂问题,分析了现场实测汽温数据,进行了炉内数值模拟计算和水动力校核计算,得出汽温偏差过大的原因.结果表明:各管出口汽温偏差太大导致上炉膛水冷壁的变形撕裂;通过运行调整、检修和技术改造,水冷壁的变形撕裂问题得到解决,满足了锅炉安全稳定运行的需要.

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锅炉技术

不同过氧系数下煤粉MILD-Oxyfuel燃烧的数值模拟

潘聪, 张立麒, 毛志慧, 郑楚光

2015, 35(12): 956-963.

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对煤粉MILD-Oxyfuel燃烧进行了数值模拟,研究不同过氧系数对煤粉MILD-Oxyfuel燃烧的影响.以0.3 MW竖直实验炉为研究对象,分别计算了煤粉MILD燃烧和MILD-Oxyfuel燃烧下过氧系数为1.20、1.15、1.10和1.05等8种工况,并以过氧系数为1.20的常规旋流燃烧作为参考工况,分析比较了9种工况下的炉膛温度分布以及CO和NO体积分数分布.结果表明:相同过氧系数时,MILD-Oxyfuel燃烧方式下的温度比MILD燃烧方式下低,温度分布更均匀;在相同燃烧方式下,过氧系数为1.20和1.15的工况下燃烧状况相似,过氧系数为1.10的工况下温度分布更均匀;MILD燃烧和MILD-Oxyfuel燃烧产生的NO体积分数比常规旋流燃烧降低了近40%,过氧系数对NO体积分数的影响不大.

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汽轮机与燃气轮机

一种燃气轮机涡轮叶片蠕变损伤评估模型及其应用

周登极, 张会生, 苏明

2015, 35(12): 964-969.

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建立了燃气轮机性能仿真模型、叶片温度模型和叶片应力模型,以获取涡轮叶片的温度和应力.基于蠕变实验获取的Larson-Miller参数,建立了涡轮叶片蠕变损伤评估模型,将该模型分别应用于定时维护和视情维护体系下燃气轮机大修周期的规划.结果表明:压气机故障对蠕变寿命的影响大于涡轮故障;压气机损伤是对蠕变寿命影响最大的气路故障;该模型经校准后可指导实际维护活动.

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自动控制与监测诊断

基于TDFMD PID的锅炉过热汽温控制系统研究

吴丹丹, 张丽香, 王俊刚

2015, 35(12): 970-974.

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针对过热汽温对象具有大迟延、大惯性、非线性和时变性等特性,分析了减温水流量扰动下锅炉过热汽温对象的动态特性,设计了二自由度模型驱动PID(TDFMD PID)串级汽温控制系统,并通过仿真研究与常规PID串级汽温控制系统的控制性能进行了对比.结果表明:TDFMD PID串级汽温控制系统结构简单、实时性好、控制参数易于整定、具有更好的跟踪能力和抗干扰性能,在很大程度上改善了控制系统的动态品质.

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自动控制与监测诊断

经验小波变换在旋转机械故障诊断中的应用

向玲, 李媛媛

2015, 35(12): 975-981.

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针对旋转机械故障诊断问题,提出了一种基于经验小波变换(EWT)的信号处理方法.该方法通过对信号的傅里叶频谱进行划分,并建立一组小波滤波器组对划分过的频谱进行滤波,得到一组单分量成分,对每个单分量成分进行Hilbert变换即可得到瞬时频率和瞬时幅值;并针对仿真信号和几组典型的实验转子故障信号进行了EWT方法和经验模态分解方法的性能比较研究,以验证该方法的有效性.结果表明:EWT方法能准确地分析机械故障信号,故障特征值明显,可有效应用于旋转机械故障诊断.

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自动控制与监测诊断

基于代理模型的转子系统不平衡定量辨识

顾煜炯, 陈东超, 徐婧, 何成兵

2015, 35(12): 982-987.

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提出了一种基于代理模型的转子系统不平衡定量辨识方法:采用拉丁超立方抽样和转子系统的有限元模型获取训练样本,采用粒子群算法优化的支持向量回归(PSO-SVR)构建代理模型,建立不平衡参数与各测点振动响应的对应关系;构建用于求解不平衡参数的目标函数,并借助建立的代理模型,采用PSO算法寻找满足目标函数的全局最优解,从而达到不平衡定量辨识的目的.并通过仿真算例来验证该方法的准确性和鲁棒性.结果表明:该方法能有效地辨识出转子系统中的不平衡参数,当有限元模型具有较小的误差时,仍能取得较准确的辨识结果,但尽量提高有限元模型的精度仍是不平衡参数辨识结果准确性的重要保障.

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辅机技术

多向扰流强化换热管传热与阻力性能试验研究

胡志明,袁益超,刘聿拯

2015, 35(12): 988-992.

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为了获得电厂凝汽器运行工况下多向扰流强化换热管的传热与阻力性能，模拟凝汽器的运行工况，对多向扰流强化换热管在蒸汽凝结条件下的传热与阻力性能进行试验，根据试验结果得到了多向扰流强化换热管的传热与阻力计算公式.结果表明：与光管相比，多向扰流强化换热管具有显著的强化换热能力；在试验范围内，与采用光管的1号试件相比，采用多向扰流强化换热管的2号和3号试件的总传热系数分别增大约13.8%和14.8%，且螺距小的3号试件的传热性能更好；管壁螺纹增加了管内冷却水的流动阻力，2号和3号试件的沿程阻力比1号试件分别增大约8.7%和10.7%.

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环境科学

微波辐射对铁基催化剂低温SCR脱硝活性的影响

蔡森,归柯庭

2015, 35(12): 993-997.

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为研究适用于选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂的制备方法,实验探究了微波烘干和普通烘干制备得到的负载型铁基催化剂8Mn-8Fe/Al₂O₃的催化脱硝活性和抗硫性,并用SEM、XRD、BET方法研究了这2种催化剂的结构特性.结果表明:微波烘干后的催化剂在低于180 ℃时其催化脱硝活性显著高于普通烘干的催化剂,且具有较好的抗硫性;经微波烘干的催化剂表面颗粒分散度高,催化剂晶粒变小,孔隙结构得到改善,比表面积有较大增加,从而提高了脱硝效率;在90 ℃时,经微波烘干的催化剂的脱硝效率比经普通烘干的催化剂的脱硝效率高30%.

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环境科学

喷嘴雾化特性的试验及数值模拟

林鸿亮, 刘道银, 刘猛, 陈晓平

2015, 35(12): 998-1005.

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采用试验方法研究了单相喷嘴、两相喷嘴的喷雾特性随液体压力、气液比、轴向距离和径向距离的变化规律.建立了喷嘴雾化模型,采用数值模拟方法研究了两相喷嘴的喷雾特性及气体入射角度、喷嘴水平间距对喷雾特性的影响.结果表明:单相喷嘴液滴平均直径随液体压力的增大而减小,随轴向距离和径向距离的增大而增大;两相喷嘴液滴平均直径随气液比的增大而减小,随轴向距离的增大呈现先减小后增大的趋势;改变气体入射角度,气体流场扩散角度一定,始终为23.5°;改变喷嘴水平间距,两个喷嘴各自的气体流场几乎没有相互影响,液滴平均直径沿轴向总体呈现先减小后增大的趋势.

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新能源

非均匀下垫面对风力机尾流影响的模拟研究

吴正人, 翟云雷, 刘维维, 王松岭

2015, 35(12): 1006-1011.

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建立了风力机及风场模型,根据地表粗糙度划分的4类不同地貌设置不同的下垫面,编译下垫面所对应的风速廓线作为风电场入口的边界条件,应用Fluent软件模拟分析不同下垫面下风力机下游的风速及湍动能.结果表明:随着地表粗糙度的增加,风力机下游风速逐渐降低,且在轮毂高度处的流场出口速度与对应入口速度的比值整体上呈现降低的趋势,由A类地形到D类地形,速度恢复率分别为98%、98%、94%和92%;风力机下游分布较均匀的湍动能也随着地表粗糙度的增加变得更加紊乱;不同的下垫面将会不同程度地改变风力机下游空气流动,使近地面的风速及湍动能发生变化.

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新能源

带副翼垂直轴风力机的一种控制策略

李润杰, 李春, 杨阳, 聂佳斌

2015, 35(12): 1012-1017.

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基于SST k－ω湍流模型对垂直轴风力机(VAWT)风轮进行二维数值模拟,提出了一种通过副翼摆动改善风轮旋转流场的反函数控制策略,并对风轮流场和涡量进行分析,比较了原始状态和添加反函数控制策略情况下的力矩系数.结果表明:该控制策略能够很好地使风力机叶片完全处于临界静态失速攻角内,翼型尾缘处大尺度涡减弱,整个流域内翼型对应的涡量分布图较未施加反函数控制策略的涡量分布图更均匀,改善了风力机的气动性能;运用反函数控制策略能降低力矩系数的振幅.

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新能源

集约化多级回热式太阳能海水淡化装置

肖红升, 刘振华, 陈振玉, 夏宁

2015, 35(12): 1018-1023.

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设计了一种由多个集热/回热单元组成的小型集约化多级回热式太阳能海水淡化装置,详细阐述了该装置的结构及组成.通过实验方法对该结构海水淡化装置的淡水制水量在不同天气情况和运行控制方式下进行比较研究,获得了进一步优化其制水性能系数、提高总效率的方法.结果表明:采用压力自由波动的方式控制蒸汽压力,装置的最高集热温度控制在130 ℃,2.31 m²采光面积的淡化装置高峰时段制水量最高可达到1.982 kg/(h·m²),全天制水量可达到7.869 kg/m²,制水性能系数最高可达2.5左右,总效率最高可达1.35左右,系统集热效率可达0.4左右,性能较为优越.

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核电技术

间隙环流对核电主泵电机转子振动的影响

曲大庄, 金乐, 周全, 李梦启, 贾鑫

2015, 35(12): 1023-1028.

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在间隙环流动力学特性已有研究成果的基础上,以简化的单圆盘转子为振动分析模型,利用Hurwitz判据和复特征值方法给出了转子振动稳定性的边界条件以及涡动频率的改变;通过解析求解转子振动质量不平衡稳态响应,得到了振幅变化的依据和相应的临界转速.借助复模态理论和有限元方法,对实际的核电屏蔽电机主泵转子振动进行了数值模拟.结果表明:数值计算结果与理论分析结论相吻合,为进一步掌握间隙环流对核电主泵电机转子振动影响的机理提供了理论依据.

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