动力工程学报

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锅炉技术

基于先验知识的炉内速度场声波法测量研究

李言钦, 陈世英, 周怀春, 张引弟, 秦建伟

2012, 32(4): 261-267.

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采用主动声波法,基于少量测量数据重建切圆燃烧锅炉炉膛空气速度场.从切圆炉内空气速度场服从的物理、数学规律出发,充分利用其有效先验知识使反问题超定,首次提出利用旋转高斯曲面拟合炉内切圆速度矢量场无散分量部分的算法,并结合介质质量守恒定律及相应边界条件,对炉膛二维断面速度场进行了有效重建.在典型的仿真模拟检验基础上,详实的冷态炉膛模型声波法在线测量试验得出了可靠的结果.为该方法进一步研究提供了有效的理论及实验基础.

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锅炉技术

基于关联维数的鼓泡流化床风帽压力波动特性研究

高建强, 唐树芳, 姜华伟, 刘宪岭, 陈鸿伟

2012, 32(4): 268-272.

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通过采集鼓泡流化床风帽入口的压力信号,利用小波方法对信号进行消噪处理后,对流化床风帽入口压力信号的时间序列进行了相空间重构,利用G-P算法计算了重构相空间的关联维数,并对冷态实验台采集的风帽压力数据进行了分析处理.结果表明:鼓泡流化床风帽压力波动信号具有混沌特性;自相关函数为0.1时,对应的延迟时间较为合适;典型冷态试验工况下,当表观气速增大时,关联维数呈上升趋势;当静床高增大时,关联维数随之减小.

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锅炉技术

基于不同标准的锅炉热效率及发电标准煤耗率修正方法

李勇, 王艳红, 张炳文

2012, 32(4): 273-281.

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对不同标准中规定的锅炉输入热量计算方法进行了分析,指出同一机组在同一工况下,只有在基准温度与燃料温度和空气预热器入口空气温度相等且雾化燃油所消耗的蒸汽量为零时,依据不同标准得到的锅炉热效率以及由此得到的发电标准煤耗率才完全相同.基于锅炉热效率反平衡计算表达式,采用微分方法并结合泰勒公式,得到燃料温度、空气预热器入口空气温度、所采用的基准温度以及煤种偏离基准参数时,引起锅炉热效率和发电标准煤耗率偏差的计算方法,并以某2台300 MW凝汽式机组为例进行了计算验证.结果表明:将试验工况下的锅炉热效率和发电标准煤耗率修正到同一基准参数下时,不同机组之间的锅炉热效率和发电标准煤耗率才具有可比性.

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汽轮机和燃气轮机

国产600 MW汽轮发电机组轴系动平衡研究

何国安, 闵昌发, 张学延, 张卫军, 王延博

2012, 32(4): 282-288.

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针对国产600 MW汽轮发电机组运行中普遍存在的轴系异常振动问题,分析了振动现象、振动特征、振动机理及其原因,并对现场动平衡问题的处理方法进行了总结.结果表明:国产600 MW高中压转子由于结构不对称存在较大的振型干扰,现场对转子进行动平衡时应考虑各阶振型的干扰系数,尤其是一阶配重对二阶振型的影响;部分机组低压转子轴承座振动超标的原因为采用坐缸式轴承座的支承刚度不足,现场可以通过精细动平衡来消除;发电机转子振动主要呈现三阶振型,现场校正三阶不平衡的方法就是在低-发对轮或发-励对轮上加重,且在动平衡分析时应注意区分振型畸变;集电小轴的振动受发-励对轮的安装工况影响较大,现场对其进行动平衡分析时应考虑发-励对轮下张口对加重响应的影响.

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汽轮机和燃气轮机

汽轮发电机组转子裂纹故障研究及分析

宋光雄, 陈松平, 宋君辉, 张亚飞

2012, 32(4): 289-295.

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通过总结分析国内外汽轮机组转子裂纹故障案例,归纳得出振动、应力集中、热应力及环境腐蚀为转子裂纹的主要原因,并得到振动特征及故障特征变化发展趋势.提出了转子裂纹故障诊断的依据,并提出采用减少机组调峰运行次数、延长启停暖机时间、控制振动水平及重点监测裂纹多发部位等措施预防转子裂纹故障.

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汽轮机和燃气轮机

基于区间有限元的汽轮机叶片非概率可靠性分析

韩志杰, 王璋奇

2012, 32(4): 296-301.

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考虑汽轮机叶片设计参数的选取存在不确定性,利用非概率可靠性理论并结合区间有限元方法对汽轮机叶片的静态结构响应进行了研究.由于不确定参数确定的区间有限元控制方程中系数可能存在相关性,利用泰勒展开对非线性的区间刚度矩阵进行线性化处理,避免系数之间的相关性,采用改进迭代解法求解区间有限元控制方程,获得叶片静态结构响应(即应力和变形)的区间范围,并结合实例对叶片响应值与解析解进行了比较.结果表明:改进迭代解法的计算结果能够满足工程应用,并且可定量判断出叶片的可靠程度.

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自动控制与监测诊断

基于声学测温的水冷壁局部超温监测研究

张世平, 安连锁, 李庚生, 沈国清, 冯强, 邓喆

2012, 32(4): 302-307.

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以理论和试验相结合的方法,对锅炉热态时水冷壁附近的温度场及声线分布进行了研究,开发了基于声学测温的水冷壁局部超温监测系统,并在国内某300 MW锅炉机组上进行了试验研究.结果表明:声学测温技术应用于水冷壁局部超温监测是完全可行的;锅炉热态时,水冷壁附近的声线会朝着炉膛内高温侧发生弯曲;系统测得的烟气温度作为基准量能很好地反映水冷壁向火侧壁面温度的变化情况;线性扫频信号可以作为监测系统的声源信号,扫频区间在500~3 000 Hz为宜;此系统中,互相关时延估计法能准确地计算出声波飞渡时间.

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自动控制与监测诊断

一种基于阶跃响应的理想频率信号源及频域分析的研究

李军, 万文军, 张曦

2012, 32(4): 308-314.

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为解决以阶跃信号为激励的阶跃时域响应法难以掌握分析对象本质特性的问题,深入分析了阶跃信号的频谱特性,指明阶跃实质上是一种频率响应法的理想频率信号激励源,首次提出了阶跃响应不仅可用于时域分析,而且能充当回路频域分析的数据源,并设计采用了点频滤波器将阶跃响应用于回路频域分析.仿真试验和实际应用结果验证了文中提出的基于阶跃响应频域分析方法的正确性和有效性.

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工程热物理

倾斜射流对移动平板表面紊动和传热特性的影响

叶纯杰, 范俊生, 潘红良

2012, 32(4): 315-320.

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采用雷诺应力湍流模型和Simplic算法对半封闭槽道内倾斜射流冲击移动平板的流动和传热特性进行了数值模拟,研究了不同射流角度和不同平板移动速度下平板近壁湍动能和板面努塞尔数的变化.结果表明:射流角度和平板运动速度对平板近壁湍动能和表面努塞尔数值分布影响显著;当入射角与平板运动方向相同时,板速的升高提高了近壁面的湍动能,但是降低了冲击区域的局部努塞尔数值;平板表面的平均努塞尔数值随板速的提高先降低后大幅升高,高速下角度对平板表面的平均传热效果影响较小;当入射角为80°,平板运动方向与入射方向相反且板速和射流速度相同时,在移动平板表面能够获得较佳的紊动和传热效果.

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工程热物理

加热器上端差对煤耗率影响的通用强度矩阵计算模型

徐鸿, 闫顺林, 武庆源, 李永华

2012, 32(4): 321-325.

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定量计算分析加热器上端差变化对火电机组发电煤耗率的影响对节能降耗具有重要的现实意义,为解决以前计算方法的局限性,提出了一种计算上端差改变对煤耗率影响的新方法.以火电机组热经济性分析的统一物理模型和数学模型为基础,借助梯度算子,建立了基于强度矩阵的上端差改变对煤耗率影响的通用计算模型,并对某600 MW机组的典型工况进行了计算.结果表明:该模型推导简单、计算量小、精度高且通用性强;强度矩阵可直接用于定性和定量地分析各个加热器上端差改变对机组煤耗率的影响;端差对经济性的影响除了其本身的大小外,还与加热器所处的位置和结构有关,在运行或检修中,更应关注强度系数大的加热器端差变化对经济性的影响.

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环境科学

入口角度对氨法烟气脱硫塔内气液流场影响的数值模拟

洪文鹏, 刘广林, 裴彩锋, 蒋能飞

2012, 32(4): 326-331.

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利用CFD方法进行了烟气入口角度对双循环脱硫单塔内气液流场影响的数值模拟,分别用标准k-ε模型和DPM模型对其进行了求解,并在气液离散相的求解中运用了非定常二阶隐式时间推进法,分别选取不同的烟气入口角度(6°、9°、12°和15°)进行了比较和分析.结果表明:考虑到能量损失和气液混合程度,烟气入口角度为9°和12°较合适;当烟气入口角度为12°和15°时,烟气分布较均匀,有利于气液两相混合和脱硫塔内空间的充分利用;综合考虑烟气流场的均匀性、塔内阻力、气液混合程度以及液膜覆盖范围等因素,12°是脱硫塔最佳烟气入口角度.

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环境科学

飞灰未燃尽碳对吸附烟气汞影响的试验研究

王鹏, 吴江, 任建兴, 张锦红, 方继辉, 石宙

2012, 32(4): 332-337.

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采用HYDRA AA全自动测汞仪对3个燃煤电厂的飞灰未燃尽碳进行测试,并利用垂直炉试验系统对电厂飞灰吸附烟气汞进行了试验研究.结果表明:不同燃煤电厂飞灰中的未燃尽碳含量不同是由于各电厂不同煤种、不同燃烧工况以及机组的不同参数造成的;同一电厂的飞灰在灼烧后与原灰相比,对烟气汞的吸附效率相差不大;除了飞灰中的未燃尽碳对汞有吸附外,尾矿对汞也有一定的吸附作用;未燃尽碳含量高的飞灰对汞的吸附效率也较高.

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环境科学

石灰石CO₂循环特性神经网络预测

陈鸿伟, 闫瑾, 危日光, 高建强, 黄新章

2012, 32(4): 338-344.

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以TGA试验数据为基础,利用BP神经网络模型分析并预测了煅烧和碳酸化循环过程、钙基吸收剂活性以及循环反应速率和转化率的变化趋势.结果表明:钙基吸收剂经过多次碳酸化循环,其活性存在明显衰减趋势;钙基吸收剂的活性和化学反应速率不仅受到循环次数的影响,而且还受到试验样品物性、煅烧温度、煅烧时间以及煅烧气氛等的影响;BP神经网络模型可以直观、准确地描述钙基吸收剂的碳酸化循环反应特性,其模型数据可以减少试验次数,并可为模型钙基吸收剂煅烧和碳酸化循环反应过程以及反应活性的变化提供新的方式.

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