动力工程学报

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锅炉技术

超临界蒸汽参数卧式余热锅炉概念设计与分析

赵子东, 阎维平

2018, 38(7): 513-518.

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提出了超临界余热锅炉双层烟道卧式结构，并根据高压直流蒸发管束的传热系数、烟气阻力和钢材消耗量选取了余热锅炉烟道高度，同时以397 MW燃气轮机为燃气蒸汽联合循环的顶循环进行了热力性能计算。结果表明：超临界余热锅炉烟道宽度选取11.5 m，上层烟道高度和下层烟道高度分别选取23 m和21 m；燃气轮机排气参数与余热锅炉排烟温度相等时，超临界蒸汽参数比亚临界蒸汽参数的联合循环出力增加了2.46%，联合循环净效率提高了1.16个百分点。

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锅炉技术

330 MW CFB锅炉偏床运行问题原因分析及解决措施

田敬元, 张翼, 张思海, 杨海瑞

2018, 38(7): 519-523.

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针对某330 MW CFB锅炉运行过程中出现的长时间稳定的偏床运行现象，对其产生机理和影响因素进行了分析，尤其是一次风温总体偏低及两侧一次风温偏差对偏床运行的影响，针对300 MW CFB锅炉提出了降低负荷、提高一次风体积流量等现场处理措施和控制一次风温偏差等预防措施。结果表明：通过这些措施彻底解决了偏床运行问题。

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汽轮机与燃气轮机

自发射流耦合凹槽抑制涡轮叶尖泄漏的数值研究

胡建军, 张香兰, 张铎, 孔祥东

2018, 38(7): 524-530.

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为了探究复合被动结构对涡轮叶栅流场特性的影响，进一步减小涡轮叶尖泄漏量，建立了自发射流耦合叶顶凹槽的数值计算模型，采用正交试验法优化了射流参数，得到最优射流参数组合为A₁B₁C₁，即间隙高度为0.5 mm、射流角为30°、射流偏转角β为0°。在此基础上，将自发射流与叶顶凹槽进行耦合，结合间隙内流线、速度及平均总压损失系数分析了耦合结构下的泄漏流场特性。结果表明：当凹槽宽度与叶高比值（w/h）较小时，自发射流与叶顶凹槽耦合时存在最佳凹槽深度，即w=5%h，凹槽深度d=1%h，耦合结构较纯自发射流的间隙内部损失更大，叶尖泄漏量更小，泄漏抑制效果更优；当w/h较大时，耦合结构的泄漏抑制效果恶化，甚至较纯自发射流差，这种效应随着d/h减小更为明显。

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汽轮机与燃气轮机

复合角对曲壁多斜孔冷却特性的影响

张纳如, 张勃, 薛双松, 吉洪湖, 张军锋, 程明

2018, 38(7): 531-538.

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在燃烧室曲壁中，采用复合角分别为0°、30°和65°的多斜孔冷却结构，数值模拟和实验研究了吹风比为3.5时的流场和气膜冷却效率的分布规律。结果表明：相比无复合角模型，引入复合角后，气膜出流的展向扩散增强，气膜在相邻列之间搭接较好，冷却效率提高，同时气膜高度方向扩散减弱，减少了与高温主流的掺混，使气膜覆盖长度增加；当复合角从30°增大为65°时，冷却效率略有提升，流量系数随复合角的增大先增大后减小。

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汽轮机与燃气轮机

局部预负荷对可倾瓦轴承性能的影响

祝剑虹, 许永利

2018, 38(7): 539-544.

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为研究局部预负荷系数对可倾瓦轴承性能的影响，基于热弹流动力润滑理论建立了一种局部预负荷系数可变的可倾瓦轴承模型，研究了某高速燃气轮机五瓦可倾轴承的局部预负荷系数对轴承的影响。结果表明：可倾瓦轴承刚度、阻尼系数随瓦块预负荷系数的增大而增大，不同方向刚度、阻尼系数受影响程度与瓦块支点位置有关；对于局部预负荷系数变化方向上的相关瓦块，最高瓦温、瓦面最高压力随局部预负荷系数的增大而升高，最小油膜厚度的变化刚好相反，且这些瓦块受影响程度要远大于其他瓦块；局部瓦块预负荷系数增大，轴承静平衡位置向远离瓦面的方向移动，反之则向靠近瓦面的方向移动；随局部预负荷系数的增大，润滑油流量减小，轴承功耗增大。

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汽轮机与燃气轮机

反弹特性对惯性粒子分离器效率的影响

牛佳佳, 王锁芳, 董伟林, 谢买祥

2018, 38(7): 545-551.

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为探究粒子反弹特性对发动机惯性粒子分离器分离性能的影响，采用商业软件Fluent研究在不同清除比、进口马赫数下切/法向恢复系数对粒子分离器分离性能的影响，以及切/法向恢复系数对分离效率的综合影响。结果表明：法向恢复系数为0.5时，随着切向恢复系数的增大，在不同进口马赫数和清除比下AC粗尘和C级砂的分离效率均先提高再逐渐稳定；法向恢复系数随进口马赫数的变化而改变，但不受清除比的影响；分离效率达到稳定值时，临界切/法向恢复系数受进口马赫数和颗粒粒径的影响较大。

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自动控制

超(超)临界火电机组乘数型协调预测函数优化控制研究及应用

胡建根, 孙耘, 李泉, 尹峰

2018, 38(7): 552-557.

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为了提高超（超）临界火电机组协调控制系统控制性能，提出了一种乘数型预测函数控制方法，设计了带扰动信号的乘数型预测函数最优控制律，并将预测函数控制系统与优化控制方法应用于超超临界机组主汽压力与过热汽温控制回路。将汽轮机调门指令和给煤量指令作为主汽压力预测系统的一种扰动信号进行控制，计算出给水优化指令，叠加前馈信号后作用于整个系统；将给水量指令作为过热汽温预测系统的一种扰动信号进行控制，计算出给煤量优化指令，叠加前馈信号后作用于整个系统。结果表明：对于三输入三输出的超临界机组来说，该方法有效地解决了系统的耦合问题，工程实践证明了其良好的应用前景。

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自动控制

电站锅炉再热蒸汽温度的燃烧器摆角和喷水减温协调预测控制

王东风, 李玲, 王玉华

2018, 38(7): 558-563.

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针对目前再热汽温控制系统中存在的局限性，从控制算法和切换逻辑2个方面对锅炉再热蒸汽温度控制进行改进，设计了一种使用燃烧器摆角和喷水减温作为再热蒸汽温度调节手段的协调预测控制方法，并将改进后的方法与常规预测控制和串级PID控制进行对比。结果表明：所提出的预测控制方法能实现燃烧器摆角和喷水减温控制的平滑无扰切换，提高了系统的调节性能和稳定性，大大减少了燃烧器摆角调节系统与喷水减温调节系统之间的来回切换次数。

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自动控制

基于模糊自抗扰的风电系统独立变桨距控制

任丽娜, 刘素, 刘福才, 张磊

2018, 38(7): 564-571.

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在额定风速以上的风况下以变速变桨风力机为研究对象，提出了模糊自抗扰独立变桨控制方案，以减轻干扰的影响。针对系统各状态量分别设计自抗扰控制器，利用模糊逻辑控制对自抗扰控制器参数进行整定。利用Matlab软件对提出的控制策略与PD控制、自抗扰控制进行仿真对比。结果表明：所提出的控制策略能更有效地对模型的非线性和风速等不可知量进行观测及处理，达到抑制风力机不平衡载荷、保证发电质量的控制目标。

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工程热物理

纳米颗粒及其接触角对沸腾传热系数的影响

刘藏丹, 王东民, 全晓军, 郑平

2018, 38(7): 572-577.

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选取具有不同接触角的SiO₂纳米流体进行沸腾实验，探究纳米颗粒接触角对沸腾传热系数的影响。通过观察沸腾过程中气泡大小及沸腾实验后加热面上的沉积层形态，分析纳米颗粒接触角对沸腾气泡和沉积层形态的影响，进而揭示了纳米颗粒表面的润湿性对沸腾传热系数的影响机理。结果表明：纳米颗粒的接触角会影响纳米流体沸腾时气泡的稳定性和加热面上纳米沉积层的形态，不同表面形态具有不同的换热效果；中等亲水的纳米颗粒能吸附在气泡的气液界面上，使沸腾传热系数增大；加热面上沉积的中等亲水纳米颗粒会增大加热面粗糙度，产生更多的汽化核心，使沸腾传热系数增大。

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环保技术与设备

新型钙基吸收剂捕集CO₂和脱除焦油的研究

张媛, 韩龙, 林康, 张浩, 钟英杰

2018, 38(7): 578-586.

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基于溶胶-凝胶法开发出一种新型CaO基吸收剂（Ca-Al-Fe），考查了其焦油脱除及捕集CO₂的性能。结果表明：Ca-Al-Fe吸收剂的主要成分为CaO、Ca₁₂Al₁₄O₃₃、Fe₂O₃；Ca-Al-Fe吸收剂可在麦秆热解中捕集CO₂和减少焦油类物质的析出；与普通CaO相比，Ca-Al-Fe吸收剂循环捕集CO₂的性能显著提高；经过20个循环碳酸化-煅烧反应，Ca-Al-Fe的CO₂吸收量和CaO转化率降低较小，分别由0.42 mg/mg、84%降低到0.34 mg/mg、67%，同时Ca-Al-Fe的机械强度显著提高；与已有研究相比，新型吸收剂在循环碳酸化性能方面具有优势。

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新能源

考虑SSI效应的风力机塔架地震动力响应时频特性分析

刘中胜, 杨阳, 李春, 邹锦华

2018, 38(7): 587-593.

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为分析风-震共同作用下风力机塔架的动力响应，基于Wolf方法建立了土-构耦合模型，通过开源软件Fast预留数据接口开发了地震载荷模块，研究了在不同土质下塔架的振动特性和响应幅值。结果表明：地震载荷极大地加剧了塔架振动，尤其是塔架一阶固有频率和二阶固有频率的振动幅值明显增大；设防烈度为8度时，塔顶振动的主要激励为地震载荷，气动载荷对塔顶振动的影响很小，可忽略不计；由于阻尼和地震反应谱特征周期不同，在不同土质下塔架的响应幅值和振动特性差异较大；与无地震相比，在额定风况下硬黏土、岩土和软土3种不同场地土质发生地震时，塔顶侧向位移分别增大了316%、242%和265%。

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新能源

风对碟式太阳能聚光器影响的数值模拟研究

王林军, 罗彬, 张东, 张跃智, 李亚宁

2018, 38(7): 594-600.

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为研究25 kW碟式太阳能聚光器在不同工况下风载荷系数的变化规律，并确定聚光器的最佳和最差避风工况，通过建立聚光器在不同工况下的流域模型，基于Fluent14.0软件采用Realizable k-ε湍流模型对流域模型进行数值模拟。结果表明：阻力系数与聚光器有效迎风面积成正比，阻力系数的绝对值最大为1.42；当高度角为60°、方位角为0°时，升力系数绝对值最大为1.60；在各高度角（除90°外）下，侧向力系数、翻转力矩系数和方位力矩系数随方位角的增大均近似呈正弦变化趋势，系数绝对值最大分别为1.34、0.18和0.26；聚光器最佳避风工况为90°-180°，最差避风工况为0°-0°。

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