动力工程学报

Select

基础研究

基于集成学习及电阻层析成像的两相流流型辨识

张立峰, 肖凯

2023, 43(9): 1103-1110. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.001

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了更准确、快速地辨识两相流的流型,提出一种使用集成学习进行流型辨识的方法。采用电阻层析成像系统采集垂直管道气液两相流的4种流型数据。首先,通过选取一定数量的帧数对数据进行帧数均值化,以多分类回归树(CART)为弱分类器构建极限梯度提升(XGBoost)算法,以特征增益为指标进行预训练并经特征选择实现数据降维;然后,将5个深度神经网络(DNN)模型与AdaBoost算法相结合,构建了用于气液两相流流型辨识的DNN-AdaBoost算法;最后,将DNN-AdaBoost算法与其他流型辨识算法进行比较。结果表明:DNN-AdaBoost算法的辨识准确率高于其他算法,平均辨识准确率可达98.25%。

Select

基础研究

步冷试验对核电低压转子30Cr2Ni4MoV钢组织及力学性能的影响

崔正强, 王苗苗, 侍克献, 翁伟杰

2023, 43(9): 1111-1115. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.002

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了解决30Cr2Ni4MoV低压转子钢的长期时效脆化问题,采用化学成分和显微组织分析以及室温拉伸、硬度、冲击、韧脆转变温度测试等方法,研究了步冷试验对核电汽轮机30Cr2Ni4MoV低压转子钢组织及力学性能的影响。结果表明:步冷试验过程中,低压转子钢的晶粒长大,碳化物聚集粗化,导致其拉伸强度和硬度降低,室温冲击吸收能量降低,韧脆转变温度升高,但步冷试验后力学性能的下降并不明显,据此判断所研究的30Cr2Ni4MoV低压转子钢对时效脆化不敏感。

Select

动力设备与系统

300 MW深度调峰循环流化床机组负荷响应特性研究

张洪福, 高明明, 于浩洋, 岳光溪

2023, 43(9): 1116-1122. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.003

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

当下循环流化床(CFB)机组需参与深度调峰、快速变负荷运行,机组变负荷初期的负荷响应速率主要由其汽水侧蓄热特性决定,因此提出了一种亚临界CFB机组汽水侧蓄热定量计算方法。以某电厂300 MW深度调峰CFB机组为例,根据工质特性对该锅炉汽水流程进行分段,结合锅炉设计数据与实际运行参数,分别计算了不同负荷(30%~100%)工况下各段的工质蓄热系数和金属蓄热系数,并考虑汽轮机热效率变化的影响,分析了CFB锅炉汽水侧蓄热利用可持续时间与机组负荷响应特性。结果表明:该机组汽水侧蓄热系数随着负荷的降低而增大,在50%负荷以下的变化较大;考虑机组运行稳定裕度差异后,汽水侧蓄热利用可持续时间随着负荷的降低而减小,机组负荷响应能力显著降低。

Select

动力设备与系统

叶顶开槽-小翼结构对轴流风机性能和噪声影响的数值研究

杨天康, 叶学民, 刘洋, 李春曦

2023, 43(9): 1123-1131. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.004

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以某两级动叶可调轴流风机为对象,提出了在叶顶加装吸力面小翼并开设斜槽的新型叶顶结构,采用Fluent模拟了改型前后风机的气动性能,并引入大涡模拟得到了风机噪声和涡结构的变化,进而分析了不同叶顶结构对风机性能、内流特征、噪声及叶顶涡结构的影响。结果表明:在吸力面加装小翼后风机全压和效率均有提升,在小翼上开设顺流向斜槽后性能更优;泄漏涡和叶顶间隙为主要噪声源,吸力面小翼可有效降低风机噪声,在小翼开槽后总声压级增大;综合考虑风机性能和噪声变化,方案2为最佳改型方案,该方案下叶顶泄漏涡涡量减小,风机噪声较低,涡结构分布较为离散,大尺度涡发生破碎,涡核位置远离主流道,因此叶顶损失较小。

Select

动力设备与系统

核电汽轮机转子日历总寿命的计算方法

史进渊, 谢岳生, 江路毅, 李汪繁, 范雪飞

2023, 43(9): 1132-1142. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.005

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

提出了核电汽轮机转子在高周疲劳与低周疲劳损伤机理交互作用下日历总寿命的计算方法。介绍了核电汽轮机转子的高周疲劳损伤机理与高周疲劳裂纹萌生寿命计算方法以及低周疲劳损伤机理与低周疲劳裂纹萌生寿命计算方法。给出了核电汽轮机转子的高周疲劳裂纹扩展材料试验常数和高周疲劳裂纹扩展寿命计算方法以及低周疲劳裂纹扩展材料试验常数和低周疲劳裂纹扩展寿命计算方法。建立了核电汽轮机转子在高周疲劳与低周疲劳损伤机理交互作用下裂纹萌生日历寿命与裂纹扩展日历寿命的计算方法,以及核电汽轮机转子日历总寿命的计算方法,给出了核电汽轮机焊接低压转子日历总寿命计算与改进的应用实例。结果表明:某核电汽轮机焊接低压转子日历总寿命由原设计55.92 a增长到改进后的74. 46 a,为核电汽轮机的长寿命设计提供了理论依据。

Select

新能源与储能

超临界二氧化碳组合型干气密封性能分析

王智, 吴雨筱, 韩旭, 蔡文奎, 孟金祥

2023, 43(9): 1143-1150. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.006

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了提高在超临界二氧化碳(SCO₂)临界点附近干气密封的综合性能,依据叠加组合原理,设计一种由宽螺旋槽与窄螺旋槽叠加而成的组合型螺旋槽。在考虑实际气体效应、惯性效应和湍流效应的情况下,改变组合螺旋槽的几何参数并建立相应的数学模型,计算得到端面气膜压力分布。结果表明:在离心效应、惯性效应和黏性泵送的影响下,组合型螺旋槽的密封性能随着槽长和槽数的增加而提高,随着槽深、螺旋角和气膜厚度的增大而降低;槽长为69 mm、槽深为5 μm、槽数为12、螺旋角为15°、气膜厚度为2.05 μm时干气密封的刚漏比最大,密封综合性能最好。

Select

新能源与储能

并网型风电-光伏-抽水蓄能-蓄电池系统容量优化配置

刘忠, 张乐, 寇攀高, 邹淑云

2023, 43(9): 1151-1159. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.007

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

构建了一种由风电-光伏-抽水蓄能-蓄电池组成的联合运行系统,并提出以成本最低、全生命周期碳排放量最小为优化目标的系统容量优化配置方法。基于所研究地区的真实数据,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和逼近理想解排序法(TOPSIS)求解得到系统的最优容量配置方案。结果表明:所研究的联合运行系统在供电可靠性得到保证的同时,能以较低的成本和较小的碳排放量实现对风光电的高效消纳,系统具有更好的经济性和环保性,从而验证了所提出模型和方法的有效性。

Select

数字化与智能化

基于视觉信息增强的服役燃机控制系统传感器故障分类方法研究

杨喜连, 王玉璋, 杨志鹏, 程侃如, 赵群飞

2023, 43(9): 1160-1165. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.008

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

将一维时间序列数据通过格拉姆角场转换为二维图像,利用方向梯度的直方图完成图像特征提取,利用多分类的支持向量机完成故障分类。基于某电厂9F燃机实际运行数据,在正常数据上叠加带有噪声的5类常见典型故障信号,以验证所提方法的有效性,并采用混淆矩阵进一步对故障分类结果进行可视化。结果表明:所提方法能有效识别微小渐变故障信号,故障的分类准确率为96.6%;格拉姆角场和马尔可夫转换场均具有较高的故障分类准确率。

Select

数字化与智能化

基于动态仿真的35 MW_th富氧燃烧锅炉岛控制策略

刘伟龙, 余祖珏, 孙鹤铭, 冉燊铭, 黎煜, 胡帆, 王鹏, 柳朝晖

2023, 43(9): 1166-1173. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.009

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究不同负荷变化率下富氧燃烧机组的运行特性,建立了35 MW_th富氧燃烧锅炉岛动态仿真模型,搭建了风烟系统和汽水系统的闭环控制单元。首先,在燃料量发生4%的阶跃变化时对系统的响应特性进行了验证。在此基础上,模拟了负荷变化率为2%/min和5%/min时过程参数在控制系统调节下的变化规律。结果表明:模拟结果与实际运行试验数据吻合良好,并且该控制系统的控制过程平稳且收敛迅速;当负荷变化率为2%/min时,系统更加稳定;为获得更加合理的输出参数,应尽量降低系统运行时的负荷变化率。

Select

数字化与智能化

基于动态水印的核电厂蒸汽发生器液位控制系统重放攻击检测方法研究

王东风, 谷赫, 黄宇, 王嘉俊

2023, 43(9): 1174-1180. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.010

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对核电厂SG液位控制系统常规分散控制系统(DCS)防范重放攻击能力较弱且不具备有效检测能力的问题,使用动态水印的主动检测方法检测重放攻击,即通过向执行器中注入水印信号并在状态估计器中检测水印信息,从而验证传感器信号的真实性。根据控制系统的结构特性设计了基于动态水印技术的主动检测方案,从而实现对重放攻击的实时检测。结果表明:该检测方案在理论上以及数值仿真中均能检测到重放攻击。

Select

数字化与智能化

基于SSA和注意力机制BiLSTM的燃气轮机传感器故障诊断方法研究

程侃如, 王玉璋, 杨志鹏, 杨喜连

2023, 43(9): 1181-1189. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.011

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

提出了一种结合奇异谱分析(SSA)和基于注意力机制的双向长短期记忆(BiLSTM)深度网络的传感器故障诊断方法。首先,利用SSA对传感器信号进行预处理,得到信号的趋势项和周期项;其次,将预处理得到的时间序列输入带有注意力机制的BiLSTM深度网络进行训练,得到分类器模型;最后,采用某9F级燃气轮机运行数据对该方法进行训练、验证和测试。结果表明:测试集的诊断准确率可达96.5%,该方法能有效解决故障信号稀疏性和幅度微弱性造成的传感器故障诊断精度低的问题。

Select

风力发电技术专题

超大型近海风力机海流冲刷下的动力学响应分析

师浩东, 闫阳天, 马璐, 李春, 牛凯伦

2023, 43(9): 1190-1197. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.012

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为探究风力机桩周冲刷前、后结构动力学特性的变化,在土-构耦合作用下建立10 MW单桩式海上风力机模型,进行整机模态分析,并分析风浪作用下风力机的动力学响应。结果表明:随着冲刷深度的增加,较之一阶频率,二阶自振频率明显下降,冲刷效应对二阶自振频率影响较大;与未冲刷相比,冲刷深度为1.28D时塔顶位移增大7.8%,桩基位移增大110.5%,与塔架相比,冲刷效应对桩基影响更大;与未冲刷相比,冲刷深度为1.28D时桩基峰值应力增大14.3%,峰值应变能增大6.7%,冲刷效应致使应力和应变能集聚现象更为明显,设计时应充分预估冲刷效应对风力机的影响。

Select

风力发电技术专题

双转子风力机气动建模与控制仿真研究

张文广, 骆伟健, 孙嘉壕

2023, 43(9): 1198-1206. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.013

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究双转子风力机的气动特性和风能利用率,基于NREL 5 MW和WindPACT 1.5 MW风力机转子,搭建了双转子风力机模型,并进行了功率优化控制仿真。首先,建立了双转子风力机的气动、塔影效应、传动链与发电机模型,在Matlab/Simulink中搭建了双转子风力机模型。其次,基于自由涡尾迹法(Free Vortex Wake, FVW)对双转子风力机流场进行了不同风况下的仿真计算。最后,基于模糊控制设计了双转子风力机功率控制策略,并与PID控制策略进行了比较。结果表明:与CFD相比,FVW计算的流场风速相对误差绝对值小于10%,能够快速动态计算双转子风力机的流场分布;对比不同风况,双转子风力机的风能利用率可提高约24%;模糊控制策略在双转子风力机功率动态响应和抑制功率波动方面改善明显。

Select

风力发电技术专题

基于FD-AT-LSTM的大型风电机组变频器温度状态监测

胡阳, 胡耀宗, 程逸, 陈修高, 董得志, 孙晓彦

2023, 43(9): 1207-1215. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.014

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了对风电机组变频器进行状态监测,提出了一种基于有限差分回归向量和带注意力机制长短期记忆神经网络的大型风电机组变频器状态监测方法。采用最小均方误差变步长自适应滤波方法对输入、输出进行自适应滤波消除数据随机噪声;然后,使用赤池信息准则确定输入输出动态延迟阶次,构建有限差分回归向量,并以有限差分回归向量为输入建立了变频器状态监测模型,之后根据模型残差计算检测指标并通过核密度估计确定检测指标阈值。结果表明:所提出的有限差分神经网络模型相较于其他机器学习方法,在模型评价指标上均有较大提升,该方法可用于大型风电机组的变频器监测及预警,具有良好的工业应用前景。

Select

风力发电技术专题

叶片结冰特性及疏水弹性涂层的脱冰试验

应宇翔, 杨柳晶, 金崇会, 李珂, 李亚斌, 周永刚

2023, 43(9): 1216-1222. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.015

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为探究叶片结冰特性及疏水弹性涂层的脱冰效果与脱冰特性,在风电厂实地搭建了试验风机,采用图像法分析了风机叶片的结冰特性,并对比了疏水弹性涂层采用手工涂敷和喷枪喷涂的脱冰效果,以及涂层对明冰和霜冰的脱除效果。结果表明:霜冰和明冰均主要分布在叶片的前缘,相比霜冰,明冰在叶片前缘分布的范围较大,且随着旋转半径的增大,叶片结冰量增多,呈线性关系;采用疏水弹性涂层后,叶片接触角约增加64%;得益于涂层的光滑疏水表面特征和微尺度的形变能力,叶片的冰黏附强度降低约93%;在叶片结冰时,受周期性切向力的作用,有涂层的叶片可以及时甩脱覆冰,且手涂涂层的脱冰效果优于喷涂涂层,涂层对明冰的脱除效果优于霜冰。

Select

风力发电技术专题

基于风场实验的三维叠加尾流模型特性研究

张绍海, 高晓霞, 徐施耐, 朱霄珣, 王瑜, 王喜

2023, 43(9): 1223-1229. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.016

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对目前存在的尾流模型对叠加尾流空间分布特征描述不完整的问题,提出了一种基于双高斯函数的三维叠加尾流模型(3DJGF-M模型),以达到对叠加尾流更准确、全面地预测。首先,修正了三维双高斯全尾流模型(3DJGF模型)的尾流膨胀系数,该系数不需要多次试验计算来确定,可减少计算成本;其次,通过引入风切变的影响,修正了速度亏损叠加原理;此外,以3DJGF模型为基础,利用考虑风切变的叠加原理推导了3DJGF-M模型;最后,利用激光雷达进行了风场实验,验证了3DJGF-M模型的准确性。结果表明:3DJGF-M模型在预测整个尾流区水平剖面以及垂直剖面的相对误差基本都在5%以内,预测效果良好,对于风电场布局优化有较大的应用潜力。

Select

风力发电技术专题

风浪流载荷联合作用下半潜式风-流综合系统动态响应分析

石兆彬, 杨阳, 傅键斌, 房方

2023, 43(9): 1230-1237. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.017

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以DTU 10 MW风力机、OO-Star半潜式平台以及550 kW潮流能发电机组成的半潜式风-流综合系统为研究对象,基于叶素动量理论和动态入流理论建立了风力机/潮流能发电机非定常气动力/水动力计算模型,并通过动态链接库(user_force64.dll)对AQWA二次开发建立了漂浮式风-流综合系统气动-水动-伺服-弹性全耦合仿真模型,研究了风浪流载荷联合作用下,潮流能发电机数量对平台运动、系泊张力和系统总功率的影响。结果表明:安装潮流能发电机数量越多,纵荡平均值越大,纵摇平均值越小,纵摇平均值最高可减小68.17%;3台潮流能发电机与浮式风力机组成的风-流综合系统,其上风向系泊最大张力增大约34.54%;所提模型能够有效提升系统的输出功率,安装3台潮流能发电机时,系统输出功率提升约15.94%。

Select

风力发电技术专题

基于风电机组转子动能的风电场一次调频功率分配优化

李想, 刘克天, 李军, 胡新宇

2023, 43(9): 1238-1246. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2023.09.018

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了实现风电机组调频控制策略从风电机组自身运行特性到风电场层面的过渡,构建了一种基于风电机组转子动能的风电场一次调频功率分配优化模型。首先,以风电机组转子动能为基准,构建风电场单机等值模型;其次,基于单机等值模型,求解风电场参与调频期间的最优控制参数;然后计及风电机组的不同运行工况,构建风电场功率分配优化模型,求解各风电机组调频期间的功率分配系数;最后通过仿真算例验证优化模型的有效性。结果表明:该优化方法能够准确控制风电场调频期间的转子动能变化,误差均在工程应用的允许范围内,具有良好的实用性。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

过刊目录