动力工程学报

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锅炉技术

循环流化床锅炉循环倍率计算模型

刘吉臻, 张报

2017, 37(8): 597-602.

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基于循环流化床（CFB）锅炉热平衡，并结合物料平衡关系，提出了一种"四平衡双循环"迭代计算方法，该方法在计算出循环倍率的同时，也可以求出分离器、炉膛和密相区燃烧份额以及密相区过量空气系数等重要参数.根据某300 MW CFB锅炉现场运行数据建立模型进行计算，并分析了煤质和一次风、二次风配比对循环倍率的影响.结果表明：该计算模型能够准确计算出相关参数，且能合理反映以上因素对CFB锅炉循环倍率的影响，为循环倍率的控制与优化提供了一定的参考.

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锅炉技术

燃尽风配风率对炉膛出口烟气温度的影响

曹乘雀, 丁士发, 施鸿飞

2017, 37(8): 603-607.

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以某1 000 MW超超临界双切圆燃煤锅炉为模型，利用Fluent软件对烟煤分级燃烧后炉膛出口烟气温度进行了数值计算和分析，并将计算结果与实际改造后的数据进行比较.结果表明：在一定燃尽风配风率下，该锅炉燃烧烟煤时燃尽风配风率提高会导致燃烧中心升高，使分离燃尽风（SOFA）层以上的烟气冷却段缩短，进而导致炉膛出口烟气温度升高.通过对炉膛出口烟气温度公式中的火焰中心系数M进行修正，计算结果基本能满足实际工程改造的需要，具有一定的工程应用价值.

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锅炉技术

切向燃烧摆动喷口附加进风诊断模型

刘福国, 崔福兴, 刘科, 王海超

2017, 37(8): 608-614.

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利用二次风挡板和炉膛阻力特性的冷态测试结果，并根据实际运行时锅炉风箱与炉膛出口之间的差压、二次风挡板开度和风粉质量流量等参数，得到风箱与炉膛出口差压对烟风质量流量的跟随特性，采用多个负荷工况的测试数据，以炉膛出口过量空气系数计算值和测量值的偏差平方和最小为原则，建立了切向燃烧摆动喷口附加进风质量流量运行评估模型.在1台实际运行锅炉上的应用表明：利用该评估模型所得计算结果与设计数据相当，炉膛出口过量空气系数的计算结果与实测值吻合；该评估模型可用于燃烧器喷口状态诊断.

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汽轮机与燃气轮机

基于磷虾群算法的汽轮机组最优初压研究

牛培峰, 陈科, 刘阿玲, 马云鹏, 赵振, 李国强

2017, 37(8): 615-621.

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为找到汽轮机变工况运行时的最优初压，利用改进的磷虾群算法（A-KH）和快速学习网（FLN）建立热耗率预测模型，然后利用A-KH算法的全局搜索能力，在可行的压力区间内对所建模型热耗率最低时对应的主蒸汽压力进行寻优，并将优化后的最优初压曲线与厂家设计压力曲线进行对比.结果表明：优化后的最优初压曲线能有效降低汽轮机组的热耗率，对汽轮机的安全经济运行更具有指导意义.

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汽轮机与燃气轮机

水蒸气黏性对非接触式指尖密封动压靴热变形的影响分析

朱东晓, 王炜哲

2017, 37(8): 622-628.

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以非接触式指尖密封结构为对象，采用CFX建立了非接触式指尖密封共轭传热数值模型，计算了动压靴的温度分布，分析了气体黏性对动压靴温度分布的影响，并进一步采用ABAQUS软件进行了非接触式指尖密封热变形的数值模拟，分析了气体黏性对热变形的影响.结果表明：气体黏性引起高速旋转气体与动压靴底部摩擦生热，造成动压靴温度分布不均匀且局部温度升高；随着温度升高，非接触式指尖密封的热变形程度增大；考虑气体黏性作用时，非接触式指尖密封产生更大的热变形.

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汽轮机与燃气轮机

扭振作用下联轴器应力分析

赵鹏程, 顾煜炯, 刘洋, 金铁铮, 杨昆

2017, 37(8): 629-633.

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建立了联轴器的有限元模型，确定联轴器螺栓孔与螺栓发生挤压时的危险位置，计算联轴器传递不同扭矩时危险位置的最大等效应力，进一步拟合得到联轴器传递扭矩与危险位置最大等效应力之间的关系式.最后仿真两相短路故障时的电磁力矩响应，通过该关系式得到联轴器与螺栓所受的瞬时局部应力.结果表明：当汽轮发电机组轴系发生扭振故障时，联轴器部位所受的扭矩出现波动，此处的应力处于交变状态，长期处于交变应力作用下会使部件发生疲劳失效.

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自动控制

低氮燃烧器改造后机炉协调系统控制策略的研究

张绪炎, 杨景祺, 康磊, 周文台

2017, 37(8): 634-639.

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针对低氮燃烧器改造后机组不能满足电网自动发电量控制（AGC）控制要求的情况，对锅炉燃烧特性、机炉协调系统的调节品质以及AGC控制的响应性进行了研究，主要分析了炉膛氧体积分数、分离燃尽风（SOFA）挡板开度、周界风挡板开度、二次风挡板开度对NO_x生成的影响以及一次风量控制对机组响应性的影响，在此基础上对机炉协调系统进行了优化设计和调试.结果表明：经过优化后的机炉协调系统控制策略不仅实现了AGC控制的稳定运行，而且保证了AGC控制中对精度的要求和响应性的要求，现已成功应用在多台低氮燃烧器改造的机组上，表明了该控制策略具有推广性和复制性.

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自动控制

基于神经网络预测模型和凝结水节流的超超临界机组协调系统智能优化控制

马良玉, 成蕾, 彭钢, 尹喆

2017, 37(8): 640-648.

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针对某1 000 MW超超临界机组，建立了具有较高精度和良好动态性能、考虑机组回热循环特性的机组负荷及主汽压力神经网络预测模型.在此基础上，提出了一种协调系统综合智能预测优化控制方法.该方法利用负荷及主汽压力预测模型在机组变负荷过程中分别对除氧器水位调门开度、汽轮机调门开度及燃料量指令进行实时优化，改善协调控制效果.借助1 000 MW超超临界机组仿真机，进行了详细的协调优化控制仿真试验.结果表明：该方法可有效提高机组动态过程负荷的响应速度和调节精度，大大减小变负荷过程中主汽压力的控制偏差，具有较好的工程实用性.

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辅机技术

进风角度对椭圆管翅式换热器流动性能的影响

唐凌虹, 杜雪平, 曾敏

2017, 37(8): 649-654.

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基于多孔介质模型，对两排椭圆管翅式换热器实验元件在不同进风角度（30°、45°、60°和90°）下的流动性能进行了数值模拟，并与实验结果进行对比，研究了不同进风角度下换热器迎风面气流速度的分布.结果表明：在进风角度测试范围内，随着进风角度的减小，换热器流动阻力损失增大；不同进风角度时总压差Δp计算结果与实验结果的差别均小于7%；进风角度为90°时两相邻椭圆管间通道速度分布最均匀.

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新能源

基于偏航的风力机尾迹偏移控制流动机理研究

缪维跑, 李春, 阳君

2017, 37(8): 655-662.

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通过非定常CFD方法模拟在大气边界层环境下2台串列布置的全尺寸5 MW风力机组，研究在风场多尺度流动特性下基于偏航的尾迹控制方法导致尾迹偏移的流动机理.结果表明：上游风力机偏航可有效提高风场总功率；速度场分析显示偏航时尾迹发生形变，而涡量场分析表明偏航的尾迹在传播过程中将产生一对逆时针旋转的涡，从而导致尾迹在宏观上表现为偏移；尾迹偏移效果仅在轮毂高度处较为显著，发生形变的尾迹低速区仍会向其余区域扩散.

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系统工程

燃气-蒸汽联合循环变工况调节方案对比分析

白子为, 张国强, 付旭晨, 杨勇平, 王修彦

2017, 37(8): 663-672.

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针对现存PG9351FA燃气轮机对应的燃气-蒸汽联合循环，分析了3类调节方案下燃气轮机循环、蒸汽轮机循环和联合循环的变工况特性.结果表明：针对基准机组，采用IGV调节方案不利于燃气轮机循环高效运行，但有利于联合循环运行；调节方案对蒸汽轮机循环的影响大于燃气轮机循环，故联合循环效率最高的调节方案为尽量维持T₄在透平出口极限温度运行，该方案对应联合循环效率在低负荷下比IGV T3-F方案对应联合循环效率提升2%以上；为了变工况运行最佳，应尽可能采用IGV调节方案并且在较高蒸汽轮机循环效率下运行.

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系统工程

O₂/CO₂气氛下碳烟氧化的反应动力学研究

李帅帅, 王学斌, 刘梓晗, 王昭, 李艳, 谭厚章

2017, 37(8): 673-678.

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利用热重分析对典型碳烟在O₂/CO₂气氛下氧化的动力学特性进行研究，对比了其与O₂/N₂气氛下的差异，并重点考虑了O₂体积分数的影响，建立了富氧燃烧条件下碳烟氧化反应的表观活化能E和频率因子A与O₂体积分数的定量关联机制.结果表明：与O₂/N₂气氛相比，O₂/CO₂气氛下碳烟氧化的起始和结束温度均较高，综合反应指数降低；O₂/CO₂气氛下，随着O₂体积分数增大，碳烟氧化的TG-DTG曲线向低温区移动，起始和结束温度均降低，最大失重速率增加，综合反应指数显著提高；碳烟氧化反应的E与A之间总是存在显著的"动力学补偿效应"，当O₂体积分数低于20%时，E和ln A均与O₂体积分数呈正相关，而当O₂体积分数高于20%时，E与A随O₂体积分数的变化不显著.

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系统工程

较大雷诺数下方柱绕流的数值模拟

肖姚, 秦浩, 宋文武, 胡帅

2017, 37(8): 679-684.

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基于k-ω SST模型和γ-Re_θ转捩模型，分析了雷诺数为1.4×10⁴和2.2×10⁴时二维方柱的流场特征，计算方柱的阻力系数和斯特劳哈尔数Sr，并对方柱平均流场的速度剖面进行分析，综合考虑不同湍流模型的计算成本及计算精度.结果表明：γ-Re_θ转捩模型比k-ω SST模型计算结果更加精确且所需计算成本较小；γ-Re_θ转捩模型能较好地预测方柱尾缘近壁回流区的位置和大小，且能较好地观测流场在方柱尾缘的再附着现象；在求解实际大雷诺数工程问题中γ-Re_θ转捩模型为优秀的湍流模型.

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