动力工程学报

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锅炉技术

电站锅炉炉膛强化传热分区段计算方法优化

马凯, 韩文涛, 阎维平, 高正阳, 李超凡, 李文科, 郑钢

2017, 37(10): 773-779.

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探讨了电站锅炉炉膛水冷壁强化传热改造后炉膛传热计算问题，根据当前电站锅炉普遍采用的分级燃烧技术特点以及传热性质不同，对一维模型分区段热力计算进行改进，将炉膛分为8个区段，其中燃烧器区分为2个区段.根据水冷壁强化传热改造前后吸热量变化，通过迭代计算得到水冷壁强化传热改造后水冷壁热有效系数，代入分区段热力计算公式，得到水冷壁强化传热改造后各区段受热面热负荷和出口烟温.通过编程实现某600 MW超临界锅炉炉膛分区段热力计算.结果表明：改进方法计算得出的水冷壁强化传热改造后水冷壁热有效系数增加了0.051~0.092，炉膛出口烟温降低了45.55 K，有利于减轻炉膛出口受热面的结渣.

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锅炉技术

准东煤中钠高温形态的化学动力学模拟

季杰强, 程乐鸣, 刘炎泉, 王勤辉, 骆仲泱

2017, 37(10): 780-787.

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采用化学动力学软件Chemkin对碱金属含量高的准东煤在燃烧过程中气相钠的高温形态分布进行模拟计算，将模型计算结果与文献中的试验结果进行对比，研究了温度、过量空气系数α和压力对碱金属钠在高温下形态分布的影响，并对含钠气相产物进行了敏感性分析. 结果表明：计算结果与试验结果一致，验证了该模型的正确性；温度对含钠气相产物的转化有很大影响；当α < 1时，含钠气相产物的组分分布受α的影响较大；压力对含钠气相产物物质的量分数的影响较小.

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锅炉技术

强声波作用下烟气夹带单颗粒煤粉传热特性的数值研究

许伟龙, 姜根山, 安连锁, 刘月超

2017, 37(10): 788-795.

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根据二维轴对称、非稳态、层流的质量、动量和能量守恒方程，研究了强声波作用下夹带在烟气中单颗粒煤粉的传热特性.分析了声压级为145~167 dB，频率f分别为50 Hz、1 000 Hz和5 000 Hz时，颗粒壁面的温度场、局部努塞尔数、表面平均努塞尔数及时间-空间平均努塞尔数的分布.结果表明：当f=50 Hz时，颗粒壁面流场主要受到曲率效应的影响，努塞尔数随着振荡速度幅值的增大而增大；随着频率的增大，流动加速度的作用逐渐加强，当f=5 000 Hz时，热边界层与流场之间出现了相位迟滞；不同频率时颗粒的努塞尔数相差不大，时间-空间平均努塞尔数的最大差值比为2.82%；当声压级为167 dB，f=5 000 Hz时，颗粒的时间-空间平均努塞尔数是无声场时的1.78倍.

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汽轮机与燃气轮机

单支撑1 000 MW汽轮机支承动力特性对轴系振动的影响

宾光富, 姚剑飞, 王钢, 崔亚辉

2017, 37(10): 796-800.

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针对单支撑1 000 MW汽轮机轴系中低压转子轴承3、轴承4和轴承5振动超标的问题，采用有限元法建立轴系动力学有限元模型，在连接两低压转子联轴器位置施加不平衡激励，分析轴系各轴承处振动对联轴器处不平衡量的敏感性.通过调整支撑两低压转子轴承4入口油温的方式来改变其支承动力特性，并研究了其动力特性对轴系稳态响应的影响.结果表明：支承4的动力特性对支撑低压转子2的轴承5处振动影响最大，轴承4次之，而对支撑高压转子的轴承1和轴承2处振动影响相对较小；在工程实际过程中，可适当提高轴承4的入口油温来减小轴系振动.

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汽轮机与燃气轮机

ORC向心透平静叶栅内二次流结构和损失分析

王智, 尹立冰, 刘艺苗, 焦庆雅, 屈海涛

2017, 37(10): 801-807.

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为了改进有机工质朗肯循环（ORC）向心透平静叶栅的气动性能，对ORC向心透平内有机工质流动进行三维黏性数值模拟，分析静叶栅上下端壁和通道内各种涡系的表现形式，给出了沿轴向和径向方向的总压力损失系数分布.结果表明：静叶栅内存在压力面与吸力面之间的横向流动，但通道涡并没有形成，通道涡并不是ORC向心透平静叶栅内二次流涡流形式中的重要涡系结构；主要总压损失沿流向方向集中在静叶栅后0.4流向位置，沿叶高方向集中在上下端壁，沿周向方向则聚集在吸力面附近.

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汽轮机与燃气轮机

弯叶片对二次水滴运动特性及水蚀的影响

姚宏, 周逊, 于晓军, 王仲奇

2017, 37(10): 808-813.

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为探索减轻工业汽轮机末级叶片水蚀的主动控制措施，从气液两相流动的运动特性出发，研究了水滴在级环境下的运动特性与二次水滴侵蚀问题.通过比较静叶不同弯曲设计对二次水滴的影响，得到了弯叶片影响静叶表面水滴运动特性的机理，提出以弯叶片控制二次水滴撞击范围与强度的方法.结果表明：静叶反弯能够减小二次水滴在叶展中部的速度，这一作用对二次水滴在静叶表面的运动也适用；静叶反弯能够增大二次水滴在叶片两端的速度，有利于二次水滴顺利通过动叶栅通道，减少二次水滴对动叶的撞击；静叶反弯通过改变二次水滴速度分布，大幅降低了动叶顶部吸力侧的水蚀程度，静叶反弯25°可使动叶高侵蚀率区域面积减小90%以上.

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自动控制

基于磨出口温度定值优化的制粉系统多变量预测控制

高耀岿, 胡勇, 曾德良, 刘吉臻

2017, 37(10): 814-820.

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为了降低入炉煤粉燃烧所需的汽化潜热和着火热，提高锅炉宽负荷燃烧的稳定性和经济性，在考虑制粉系统设备安全和磨煤机出口温度（简称磨出口温度）节能最优的基础上，设计了基于磨出口温度定值优化的制粉系统多变量预测控制方案.结果表明：基于磨出口温度定值优化的多变量预测控制方案能够在确保制粉系统设备安全的前提下提高磨出口温度，降低入炉煤粉水分质量分数，更好地保证燃煤机组的安全稳定经济运行.

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监测与测量

一种风力发电机自动故障诊断及预测方法

向健平, 姜楠楠, Simon Jonathan Watson

2017, 37(10): 821-828.

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为了获得故障信号精确的时域和频域信息，提出了一种Morlet小波变换补偿方法，首先计算出故障信号的时间和频率信息，然后根据Morlet小波系数中心频率峰值对计算的故障信号的幅值进行补偿，得出故障信号的准确幅值.采用Simulink模型证明该方法的可行性，并将该方法应用到测试风力发电机和实际大型风力发电机的电功率信号分析中.结果表明：该方法可以自动获得故障信号按时序排列的振幅趋势图，显示了部件发生故障后的剩余使用寿命期限；风力发电机特别是海上风力发电机的维护维修计划可根据此时间信息进行制定，降低风电运维成本.

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监测与测量

基于多元统计过程监控的锅炉过程故障检测

牛玉广, 王世林, 林忠伟, 李晓明

2017, 37(10): 829-836.

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提出了一种新的基于稀疏约束非负矩阵分解（SCNMF）的复杂工业过程故障检测方法.首先在交替约束最小二乘算法（ACLS）求解非负矩阵分解（NMF）问题的基础上对系数矩阵H实施稀疏约束，随后采用非负双奇异值分解（NDSVD）方法对SCNMF算法进行初始化，并将所提算法应用于某火力发电厂1 000 MW机组锅炉过程中.结果表明：SCNMF算法的收敛性和稀疏度明显优于传统的NMF算法，且对故障的检测效率也要优于NMF算法和主元分析（PCA）算法.

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监测与测量

适用于核动力设备故障诊断的改进粒子群优化算法

刘锐, 李铁萍, 周国强, 田欣鹭

2017, 37(10): 837-841.

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提出一种基于改进粒子群优化（IPSO）算法的核动力设备故障诊断方法.利用已知核动力设备故障征兆集合，选用概率因果模型求解具有最大后验概率的故障集合；在传统粒子群优化（PSO）算法的基础上，利用佳点集原理对PSO算法进行初始化，优化了粒子群的初始化范围；借助自适应调整的惯性权重法，避免PSO算法未成熟收敛，加快了收敛速度.最后通过算例证明该方法的有效性.结果表明：基于改进粒子群优化算法的概率因果模型不受故障样本的限制，具有较好的通用性，且模型故障诊断精度较高、寻优速度快.

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辅机技术

新型防磨装置对省煤器磨损减轻的模拟分析

裴彬, 杨东伟, 郁鸿凌, 金晶

2017, 37(10): 842-847.

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利用Ansys Fluent软件研究了省煤器内烟气流场的变化情况，确定了局部烟气流速过高区域，烟气流速过高会对省煤器管束造成极大的磨损，为此提出了一种新型防磨装置，并通过数值软件模拟了该防磨装置对省煤器管束磨损的减缓效果.结果表明：在省煤器加装该防磨装置后，局部烟气流速过高处的烟气流速减至8 m/s，省煤器管束的局部磨损问题得到了明显的改善.

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环保技术与设备

钠法与钙法焦炉烟气旋转喷雾脱硫特性对比

周昊, 陈建中, 周明熙, 程明, 倪建东, 羊韵, 徐建, 陈活虎

2017, 37(10): 848-854.

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在旋转喷雾脱硫（Spray Drying Absorber，SDA）实验台上对低含湿量、高烟温的模拟焦炉烟气进行了脱硫实验，研究高入口烟气温度、高绝热饱和温差条件下，Na₂CO₃和Ca（OH）₂ 2种脱硫剂的脱硫特性.讨论了化学计量比、脱硫塔入口烟温、绝热饱和温差和脱硫塔内烟气温降对脱硫效率的影响.结果表明：随化学计量比的增大，Na₂CO₃脱硫效率增长速率比Ca（OH）₂脱硫效率增长速率更快，当2种脱硫剂与SO₂的化学计量比分别达到1.1和1.5时，脱硫效率趋于平缓；脱硫效率随绝热饱和温差的增大呈指数形式下降；在保持出口烟气温度不变条件下，提高入口烟气温度有利于提高脱硫效率；脱硫塔内烟气温降增大也有利于提高脱硫效率.

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系统工程

太阳能辅助式冷热电联供系统优化设计及性能分析

游盛水, 张峰源, 吴元旦, 于立军

2017, 37(10): 855-860.

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为减少化石能源的使用，设计了一种以太阳能为辅助式能源的混合联供系统，并对其原理及运行策略进行分析.以上海市某商务楼为实例，建立能源、经济和环境等综合评价指标，基于遗传算法对系统的电制冷比和光伏板面积比进行优化分析；以分供系统为参照对象，分析太阳能系统对联供系统综合性能的影响.结果表明：混合联供系统的综合性能优于传统分供和联供系统；混合联供系统的最佳光伏板面积比受系统电制冷比的影响，当电制冷比设置合理时，系统综合性能达到最优.

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