动力工程学报

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锅炉技术

燃煤电站锅炉低NO_x燃烧运行参数优化

李建强, 汪安明, 潘文凯, 陈星旭, 赵凯

2016, 36(5): 337-342,403.

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针对某电厂300 MW机组低NO_x燃烧优化调整,结合NO_x生成规律与数据分析方法,筛选原始运行数据库,建立二次风软测量模型与氧量聚类挖掘模型,从而减少原始运行参数数量,并利用粒子群优化Apriori算法,挖掘精简后的数据库中符合机组NO_x减排要求的各个参数的最优参考工况.结果表明:寻优后的烟气含氧量、磨煤机组合方式、二次风门开度和分离燃尽风(SOFA)门开度等参数均符合燃烧调整试验结论,寻优结果在保证锅炉效率的前提下,有效地降低了SCR装置进口NO_x质量浓度.

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锅炉技术

高温氧气发生器在W火焰锅炉中的点火特性

闫高程, 齐心, 任婷, 刘石

2016, 36(5): 343-351.

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针对燃用无烟煤的W火焰锅炉在冷态启动过程中要消耗大量燃油的问题,提出了一种高温氧气直接点火技术:用少量燃油将氧气加热至高温状态,然后用高温氧气直接点燃无烟煤煤粉气流.利用热态点火实验和数值计算方法证明了该技术的可行性和有效性.结果表明:利用高温氧气发生器可将氧气安全可靠地加热至最高可达1450℃的高温状态;在纯氧氛围的作用下,燃油具有瞬间燃尽的特点;高温氧气发生器出口处的温度场和氧气质量分数呈现均匀分布;当高温氧气发生器的点火热功率为700 kW时,无烟煤煤粉气流的火焰温度达到1250℃,火焰长度超过8 m.

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汽轮机与燃气轮机

超超临界汽轮机合缸轴端漏汽量对中压第1级透平级冷却性能的影响

钟刚云, 李军, 霍文浩, 范小平

2016, 36(5): 352-359.

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采用耦合流场计算和共轭传热的方法,研究了超超临界汽轮机合缸轴端(过桥)汽封漏汽量(即轴端漏汽量)对中压第1级动叶及叶轮冷却性能的影响,对无蒸汽冷却、蒸汽冷却和轴端漏汽时中压第1级透平级的冷却性能进行了对比,并分析了3种轴端漏汽量时中压第1级透平级的冷却效果.结果表明:随着轴端漏汽量的增大,中压第1级透平级效率逐渐下降;当轴端漏汽量为9.68 kg/s时,相比于无轴端漏汽时透平级效率降低了0.68%;轴端漏汽对中压第1级部件的冷却机理与冷却蒸汽相同,二者冷却效果的不同主要是由于其流量和温度不同;与蒸汽冷却相比,随着轴端漏汽量的增大,冷却蒸汽与轴端漏汽的混合蒸汽对叶根的冷却效果减弱,导致叶根温度整体上升,但温度梯度减小.

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汽轮机与燃气轮机

汽轮机低压缸末级长叶片非定常气动特性分析

杨锐, 杨建道

2016, 36(5): 360-364.

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以某型号汽轮机的低压缸末两级叶片作为研究对象,采用非线性谐函数方法对其进行非定常气动特性分析,得出叶片表面的非定常载荷分布.结果表明:该方法能很好地捕捉到非定常流动现象,其中末级静叶扩压段存在较为强烈的非定常流动,叶片顶部区域未发现明显的非定常流动,计算结果可以用于末级长叶片的动响应分析.

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自动控制

循环流化床锅炉床温的预估滑模控制

朱红霞, 沈炯, 李益国

2016, 36(5): 365-371.

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针对大惯性、大滞后热工过程因负荷、煤种和环境条件的改变以及模型简化等带来的不确定性,设计了一种便于运行人员理解和工程实现的预估滑模控制方案.首先基于标称工况下辨识得到的二阶加纯滞后(SOPDT)模型,构建一个无迟延输出预估模型,用于过程输出值的预测,然后通过合理设计滑模函数和不确定上界自适应估计的滑模控制律,使得具有不确定性的闭环系统能在任何外扰的作用下保持渐进稳定.针对循环流化床锅炉床温对象的仿真实验结果表明:采用该预估滑模控制方案的床温控制系统调节速度快、超调量小且具有很强的抗干扰能力.

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自动控制

超超临界再热机组凝结水节流负荷动态响应特性

谷俊杰, 王鹏, 侯雅飞

2016, 36(5): 372-377,388.

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以低压加热系统质量守恒和能量守恒方程为基础,对超超临界再热机组凝结水质量流量与机组负荷的动态关系进行探讨,建立两者之间的数学模型.根据某电厂1000 MW超超临界再热机组热平衡图及结构参数,对动态模型进行仿真.结果表明:在额定工况下,改变凝结水质量流量大小,可得到对应的凝结水质量流量与机组负荷的传递函数;在不同工况下,随着机组负荷的增大,传递函数的增益系数变大,而时间常数变小.

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自动控制

核反应堆功率控制研究

刘文杰, 叶建华

2016, 36(5): 378-382.

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通过对核反应堆进行分析,建立其数学模型,并在此基础上进行PID控制与模糊PID控制,分析了2种控制方式的优缺点.将2种控制策略进行整合,使核反应堆的控制模式可以在2种控制方式下切换.结果表明:将控制策略整合后,核反应堆功率控制的响应时间、超调量和鲁棒性等效果都得到明显的优化提升.

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自动控制

基于最优Hankel范数近似的核电站电功率与冷却剂平均温度解耦控制方法

钱虹, 房振鲁, 杨祖魁, 周蕾

2016, 36(5): 383-388.

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采用最小二乘法获得了被控对象模型,针对核电站电功率和冷却剂平均温度控制耦合的特点,设计了对角阵完全解耦器,基于最优Hankel范数降阶模型近似的理论,对对角阵完全解耦器进行模型降阶,并在Matlab/Simulink中对所得到的模型进行仿真验证.结果表明:对对角阵完全解耦器降阶后的PID控制系统比单纯的PID控制系统的响应速度快,且进行功率控制时的超调量较小.

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辅机技术

鳍片管磨损特性的数值研究

钟磊, 赵伶玲, 储墨

2016, 36(5): 389-394.

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对矩形鳍片管、螺旋型鳍片管、H型鳍片管和双H型鳍片管进行了三维气固两相数值模拟,对比分析了基管及鳍片的磨损特性.结果表明:螺旋型鳍片管基管附近流场速度较大,使得其基管磨损较其他3种鳍片管更严重;H型鳍片管和双H型鳍片管鳍根附近颗粒质量浓度较大,鳍片开口处轴向速度的存在减小了颗粒的撞击角度,减轻了对鳍根的磨损;双H型鳍片管不仅刚性好,而且其基管和鳍片的抗磨损性能都较好.

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辅机技术

单动叶安装角异常时轴流风机压力脉动特性的数值分析

叶学民, 丁学亮, 李春曦

2016, 36(5): 395-403.

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以OB-84型动叶可调轴流风机为对象,对单动叶安装角在不同偏离度下的风机内部流场特征和性能进行了非定常计算,得到了安装角异常下压力脉动的时域和时频特性、静压时均值及等效应力分布.结果表明:动叶安装角异常时,各监测点的压力信号及压力脉动能量均出现异常特征,尤其是叶轮出口处的变化最为突出;动叶异常偏离对时域和时频特性的影响程度随偏离度的增大而提高,并导致压力脉动强度增大;各监测点的近似熵在大偏离度下变化显著,对动叶异常偏离具有良好的表征能力;静压时均值的分布和数值随偏离度改变均有较大变化,而叶片等效应力仅在数值上有明显改变.

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环保技术与设备

基于距离学习粒子群算法的NO_x减排优化

李庆伟, 陈慧枫, 姚桂焕

2016, 36(5): 404-410.

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研究了燃烧优化降低NO_x排放量的方法,介绍了3类NO_x的生成机理,利用集成支持向量机建立NO_x排放预测模型,并利用粒子群算法优化NO_x排放.为了有效克服粒子群的早熟问题,提出了带系数的距离学习粒子群算法.将所提方法应用于某电厂的NO_x减排优化中,并与其他方法进行对比.结果表明:集成支持向量机可以有效提高预测结果的准确性,改进的优化算法可以使NO_x排放量更低,搜索结果也更加稳定.

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材料研究

镍基690合金管子与管板焊接技术

孙国辉, 邹迪婧, 谢彦武

2016, 36(5): 411-415.

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用试验方法研究了AP1000核电站蒸汽发生器镍基690合金管子与管板焊缝焊接工艺.采用全位置自动钨极惰性气体保护焊方法焊接,以95%Ar+5%H₂作为焊接保护气体,对每条焊缝的焊接参数分区段设置并采用单层单道自熔焊接工艺,获得了满意的焊接接头质量.对使用不同焊接保护气体、不同焊接热输入焊接的管子管板焊缝截面进行宏观和微观检验.结果表明:焊接电参数相同,焊接保护气体不同,获得的有效焊喉尺寸不同;增大焊接热输入,会使管子管板焊缝根部发生裂纹的概率明显增大.

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核电技术

银铟镉吸收体棒性能研究

李继威, 薛晶晶, 刘家正, 韩吉庆, 朱丽兵, 郑学军, 党宇

2016, 36(5): 416-420.

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为满足核电厂设计中对控制棒的要求,对结构改进的大晶粒控制棒吸收体材料银铟镉吸收体棒进行了试制,开展了化学成分分析、晶粒度、物理性能、力学性能和蠕变性能测试,研究了晶粒度及中心开孔对吸收体棒性能的影响.结果表明:试制的银铟镉吸收体棒的化学成分和杂质元素含量满足ASTM标准规定,物理性能与对比材料相当;增大晶粒尺寸能够改善吸收体棒的导热系数和蠕变性能,但强度有所降低;中心孔对吸收体棒的力学性能没有影响,预期可以满足核电厂对控制棒高价值和长寿命的要求.

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