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  • 1  燃气轮机异常检测技术的研究进展
    赵宁波 闻雪友
    2017, 32(10):1-10.
    [摘要](1217) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](101)
    摘要:
    考虑燃气轮机结构组成复杂、旋转部件服役环境恶劣以及多类型故障容易耦合等特点,如何提高系统/设备的异常检测性能是实现燃气轮机状态监测与健康维护的关键。本文概述了燃气轮机异常检测技术的发展历程,分别从气路性能参数、振动参数、油液分析/静电监测、多源信息融合等方面综述了燃气轮机异常检测方法的国内外研究进展。在此基础上,针对目前研究存在的问题与不足,从有效提高建模精度、解决气路分析方程欠定问题、丰富异常特征数据库、增加数据源信息、强化多源信息融合模式、深度挖掘隐含信息等多个角度分析了燃气轮机异常检测技术的发展方向。
    2  连续拼接型螺旋折流板换热器壳程流场与温度场数值研究
    杨程 杨红平 王涛
    2017, 32(10):16-23.
    [摘要](957) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](70)
    摘要:
    针对单弓形折流板换热器壳程压降大、连续型螺旋折流板换热器安装制造成本高的缺点,提出一种连续拼接型螺旋折流板换热器。基于流体力学基本原理与周期性充分发展模型理论,对连续拼接型螺旋折流板换热器壳程流场与温度场进行数值模拟,研究表明:雷诺数在2000~10000范围内,当螺旋角为70°时换热器的综合换热性能最好,且是同尺寸单弓形折流板换热器的15~21倍;利用多元线性回归方法推导出了连续拼接型螺旋折流板换热器壳程对流换热系数与压降的准则数关系式。
    3  分流叶片前缘掠 对跨音速离心压气机气动性能的影响
    王建华 陈思成 钟兢军 汪亮
    2017, 32(10):45-51.
    [摘要](957) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](77)
    摘要:
    对不同分流叶片前缘掠角(由-20°到+20°)的跨音速离心压气机流场进行了数值模拟研究,结果表明:分流叶片掠几乎不改变压气机的堵塞流量,前掠有扩展压气机工作范围,增加失速裕度的趋势,同时使性能(压比和效率)提高,分流叶片前掠10°性能最佳,在最高效率点效率提高0.77%,压比提升0.91%。;与原压气机相比后掠与原压气机相比性能有部分下降 。分流叶片掠对主叶片的影响集中在其叶片中部,对前端低能流体的径向迁移改善效果不明显;前掠使主叶片中部压差减小,减弱了通道中横向的压力梯度,减小间隙泄漏损失,后掠使泄漏损失增加。分流叶片掠对主叶片吸力面的斜激波影响甚微,对通道中部及其两侧的低能流体作用较明显,前掠抑制了压力面侧低能流团的发展,更好的改善了通道中部的分离流动,后掠使低能流团向分流叶片前积聚,流动损失增加
    4  NACT滚筒冷渣机工业性能研究
    刘柏谦 张飞龙 谭培来
    2017, 32(10):71-75.
    [摘要](906) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](82)
    摘要:
    报道第一台NACT(New Ash Cooling Technology,新型灰渣冷却技术)滚筒冷渣机的工业试验结果。工业测试显示,锅炉满负荷运行时NACT滚筒冷渣机的表观传热系数大于95 ,几乎是现有滚筒冷渣机产品传热系数的2倍。该装置采用扬料板组织灰渣运动,设置迎合抛洒灰渣的对流受热面,将主导热阻由灰渣接触热阻转变为灰渣对流冲刷热阻,大幅度提高了总传热系数。工业测试结果显示,滚筒转速对NACT滚筒冷渣机性能影响巨大。随着滚筒转速提高,灰渣处理量直线升高,但不同转速下的排渣温度升高速率不同。滚筒转速增加,表观传热系数升高,有利于传热过程。增加滚筒对流传热份额,延长灰渣在滚筒内停留时间,是滚筒设计的关键。
    5  链条炉区段烟气再循环对锅炉运行及NOx排放特性影响的工业试验研究
    栾积毅
    2017, 32(10).
    [摘要](862) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](64)
    摘要:
    针对一台采用尽早配风方式的29MW链条炉进行分区段烟气再循环对锅炉运行及NOx排放特性影响的工业试验。在挥发分析出及燃烧区段煤层下的一次风室混入再循环烟气将有效强化该区段煤层燃烧,降低该区段煤层以上燃烧空间的氧浓度,控制及消减挥发分N向NOx的转化,同时降低了穿过该区段煤层一次风的氧浓度,抑制焦炭N向NOx转化,NO消减效果最高达到25%。在焦炭燃烧区段煤层下的一次风室混入再循环烟气,能够降低穿过床层气流的氧浓度,抑制焦炭氮向NO的转化过程,该区段烟气再循环低氮效果有限,最大降幅9%。再循环烟气可以替代部分一次风,以维持足够的风室风压,进而降低穿过煤层气流的O2浓度,从而强化链条炉区段燃烧特性的低氮特征,实现链条炉的NOx减排。随着工业锅炉NOx排放指标的不断提高,烟气再循环作为一项有效的前置低氮环节,能有效降低整个低氮系统的投资,进而取得较好的经济性。
    6  热源自调节有机朗肯循环发电系统热力性能分析
    杨新乐 任姝 黄菲菲 戴文智
    2017, 32(10):34-39.
    [摘要](822) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](72)
    摘要:
    为提高基本ORC系统换热器内冷热流体换热温差匹配程度,提升系统热力性能,提出一种热源自调节有机朗肯循环发电系统,基于热力学第一定律和第二定律,建立了系统的数学模型并编制计算机程序进行分析,结果表明:当热源与有机工质换热温差不匹配时,采用热源自调节方式可有效提升基本ORC系统热力性能。热源自调节系数不同,ORC-R系统热力性能提升程度不同,存在随热源温度不同而有所变化的极限调节值。同时,ORC-R系统较基本ORC系统性能获得最优值时的蒸发温度降低,ORC-R系统净输出功、㶲效率随热源自调节系数增加呈现先增加后减小的变化规律,可找到热源自调节系数的最佳值使ORC-R系统热力性能达到最优:热源温度Tg=373、383、393和403 K时,ORC-R系统净输出功Wnet较基本ORC系统分别增加35.52%、42.75%、51.15%、57.63%;㶲效率ηex分别为基本ORC系统的0.8799倍、1.1749倍、1.4858倍和1.8078倍。
    7  基于差分进化算法的燃气轮机转速模糊PID复合控制
    王 顺 智同生 施建强
    2017, 32(10):40-44.
    [摘要](817) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](90)
    摘要:
    为了改善电站燃气轮机转速控制系统的调节品质,采用模糊PID(比例积分微分调节器)复合控制,通过差分进化算法对模糊控制器参数进行寻优,基于电力系统高级仿真支撑平台(JSSC)对该方法进行了验证。试验结果表明:模糊PID复合控制无论在升速过程还是甩负荷等突变工况时,不管在超调量、过渡过程时间等动态性能上还是静态偏差等方面,转速控制结果均明显优于单纯的PID控制;当转速特性发生变化时,该控制方法表现出良好的鲁棒性。
    8  水平管外降膜蒸发传热特性的数值模拟
    杨洛鹏 邹振宇
    2017, 32(10):24-28.
    [摘要](764) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](80)
    摘要:
    为深入研究液膜内的微观传热机理,对水平管外降膜蒸发的传热特性进行了数值模拟,获得了液膜厚度、液膜速度和传热系数等热力参数在液膜内的分布特性。通过与实验数据的对比验证了数学模型的准确性。研究结果表明:在饱和蒸发温度62 ℃、传热温差2.8 ℃、管外径25.4 mm和液膜入口速度0.071~0.15 m/s条件下,沿圆周方向,液膜厚度减少,传热系数增加,直至达到液膜热力发展区,膜厚和传热系数趋于稳定;受液膜内温度分布变化的影响,液膜内的粘度、表面张力和导热系数的变化对液膜传热特性产生显著影响。
    9  电站风机故障智能预警技术的应用研究
    王 博 吴智群
    2017, 32(10):66-70.
    [摘要](762) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](83)
    摘要:
    针对电站风机状态监测和故障预警问题,提出了一种基于密度峰聚类的多元状态估计方法。首先,利用密度峰聚类算法对风机正常运行工况下的历史数据进行分析,提取包含设备正常运行特征信息的数据,构建记忆矩阵;然后通过相关性原理分析观测向量与记忆矩阵之间的相似程度,使用多元状态估计技术对该观测向量进行估计。计算估计值与实测值之间的统计残差和相似度,确定风机的运行状态。最后,以南京某电厂一次风机为监测对象进行研究,建立动态故障预警模型,并结合故障实例分析验证。结果表明该新方法能够实时准确预测风机运行状态,提前发现故障征兆,指导设备运行和维护。
    10  吡咯类氮富氧燃烧的分子动力学研究
    毛 宇 贺红坡 郭 欣 刘泰生
    2017, 32(10):59-65.
    [摘要](721) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](78)
    摘要:
    采用基于ReaxFF反应力场的分子动力学模拟方法研究了不同燃烧温度和氧浓度条件下吡咯在O2/CO2和O2/N2气氛下燃烧的反应速率、自由基的生成、中间产物与最终产物的分布,从微观上探索吡咯在O2/CO2气氛下的燃烧机理。研究表明:吡咯富氧燃烧的主要产物包括HCN、NO、N2、CO2、CO和H2O等,主要的中间体和自由基包括C4H4N、NCO、HNCO、C4H4ON、CHO2、CN、H、OH、O和HO2等;随着温度的升高,O2/CO2和O2/N2气氛下NO的生成量都随之增加;随着氧气浓度的升高,更多的HCN、NCO、HNCO及其它含氮中间产物转化为NOX,从而使其生成量增加;在燃料与氧气的化学当量比=0.5和1时,O2/CO2气氛中NO的生成量比O2/N2气氛下的高,在=2时两种气氛中生成的NO量相当。
    11  模型燃烧室燃烧自激振荡与音频特征的实验研究
    田寅申 葛冰 臧述升 张自来
    2017, 32(10):52-58.
    [摘要](702) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](70)
    摘要:
    以甲烷为燃料,在以GE燃机6B喷嘴为基础的1/3模型燃烧室中,研究了燃烧室空气流量和当量比的变化对燃烧自激振荡的压力波动的影响,以及燃烧发出的音频信号的特征。实验结果显示:在3组不同的入口空气流量工况下,随着当量比的增加,燃烧室的稳定——自激振荡——稳定工作的变化趋势保持一致;在不同的流量下,当量比=0.61的工况产生了最强烈的自激振荡,同时振荡的压力波动幅值和频率随燃烧室入口空气流量的增加而增大;通过FFT(快速傅里叶变换)计算发现,在有明显自激振荡的工况中,动态压力与音频信号的幅值均大幅超过稳定燃烧的工况,同时音频信号的一个特征频率与动态压力信号的特征频率重合。
    12  水泵水轮机泵工况下内部空化特性分析
    李琪飞 张建勋 刘萌萌 刘谦
    2017, 32(10):84-89.
    [摘要](702) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](74)
    摘要:
    为研究空化条件下水泵水轮机泵工况的内部空化特性,基于ANSYS CFX 软件应用 k-ε湍流模型、均质多相模型和Rayleigh-Plesset方程,对某抽水蓄能电站模型机进行了全流道非定常空化流动数值计算。根据模拟结果预测了水泵水轮机泵工况工作无空化时的能量特性和空化发生时的空化性能,并与试验数据对比。结果表明:流场数值计算成功地捕获到了空化发生、发展及空间演变过程;随着空化系数的变化,空泡在叶片背面进口附近产生,然后沿着流线向叶轮出口扩散,并随着流道过流面积的增大向叶片工作面扩展,直接影响叶片上的压力分布和叶片中间流线上叶片载荷分布;在空化严重时,会造成叶轮流道内流动紊乱的严重堵塞,导致效率的大幅下降,对机组安全稳定运行非常不利。
    13  生物质燃油燃烧CO和NO排放特性试验研究
    高进 梁志松 李法社 王承志
    2017, 32(10):76-83.
    [摘要](701) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](77)
    摘要:
    以小桐子油、地沟油、小桐子生物柴油、地沟油生物柴油和0#柴油为燃油,研究了其在炉窑内的燃烧排放特性。结果表明:随着油压的增大,燃烧生物质燃油和柴油时,烟气中CO浓度逐渐降低,NO浓度逐渐升高;随着过量空气系数的增大,烟气中CO浓度呈现先减小后增大的趋势,NO排放浓度变化趋势则相反;在最佳过量空气系数下,烟气中CO浓度最低、NO浓度最高,生物柴油能明显降低CO的浓度,从最高970 mg/m3降低到181 mg/m3,但提高了NO的浓度;随着生物柴油混合比例的增大,烟气中CO的浓度逐渐降低。
    14  油浓度对小管径水平内螺纹管内R404A冷凝换热影响的实验研究
    王学东 柳建华 宋吉 高屹峰
    2017, 32(10):29-33.
    [摘要](696) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](67)
    摘要:
    研究了强制对流条件下水平内螺纹管内R404A气液两相流冷凝换热特性,主要讨论油浓度对小管径水平内螺纹管内R404A冷凝换热的影响。实验油浓度变化范围为0到5%。设置入口平均饱和冷凝温度为40°C,质流密度变化范围为200-400 kg/m2·s,热流密度变化范围为 5-45 kW/m2。实验研究表明:油的出现恶化了换热,在油浓度为1%以下时恶化作用可以忽略,但随着油浓度的增加换热恶化作用越来越明显;对于纯R404A和油浓度为1%的R404A-油混合物,冷凝换热系数随着制冷剂蒸汽干度的降低而逐渐减小;对于油浓度为3%和5%的R404A-油混合物, 随着制冷剂蒸汽干度的下降, 冷凝换热系数先增加然后逐渐减小,在干度为0.7-0.75之间呈现出一个冷凝换热系数的峰值。同一质量流密度下,换热系数惩罚因子会随着干度的增加而减小,即干度越大,恶化作用越大;当质流密度从200 kg/m2·s增加到400 kg/m2·s时,同一油浓度下油对换热系数的恶化作用相对变小。
    15  基于虚拟仪器技术的多功能换热器综合性能测试系统的研究
    董聪 李冬双 陈亚平
    2017, 32(10):11-15.
    [摘要](690) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](67)
    摘要:
    介绍了融合虚拟仪器技术的换热器性能测试系统的工作原理和软硬件组成。换热器性能测试系统主要由油-水换热系统和(水)乙二醇水溶液-水换热系统组成,适用于多股流体换热器的传热特性和流动阻力的综合性能测试。测试系统以LabVIEW软件为平台,由硬件设备和精密测试仪器组成,通过计算机调节控制现场各设备的运行状态,自动采集测试数据,对测试数据进行处理、显示并储存在数据文件中,同时还具有自动报错和实时联锁保护功能,保证了整套测试系统的安全稳定运行。在实验测试过程中能保证冷热两侧热平衡计算精度在[-5%,+5%]区间内。该系统可为新型换热器的科学研究、工程设计和工程应用提供了可靠的数据依据和实验保障。
    16  水平换热通道自然循环流动特性分析
    张文超 肖雯
    2017, 32(9):26-32.
    [摘要](539) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](68)
    摘要:
    通过建立考虑密度变化的三维CFD(计算流体动力学)模型,对单相自然循环条件下水平换热回路的流动特性进行了研究。在稳态流动分析中,首先通过三维CFD模型,获取了加热管道的径向温度和速度分布,发现管道截面温度场和速度场均为不均匀分布,这分别是由径向自然对流和对流换热系数决定的;其次,应用量纲分析的方法,整理归纳系统无量纲参数间的线性关系。在非稳态分析中发现水平换热通道出现不规则复杂流动,证明了混沌现象的存在,产生这种现象的原因是自然循环的特性与回路布置方式双重作用的结果。
    17  R32吸气状态对变频压缩机效率的影响
    王超 陶乐仁 虞中旸 黄理浩
    2017, 32(9):40-44.
    [摘要](532) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](61)
    摘要:
    For refrigerant R32 as popular alternative refrigerant of R22, the high discharge temperature influences seriously the reliability of long time operation for compressor. The wet compression method can reduce the discharge temperature of compressor, but it also can reduce the compressor efficiency. Through the experiments under the condition of variable frequency with constant pressure ratio and the condition of variable pressure ratio with constant frequency, the effects of different suction state on the efficiency of rolling rotary compressor were studied, and the relationship between isentropic compression efficiency and volume efficiency with different suction states was summarized. The experimental results show that: when suction refrigerant is superheated, compressor can maintain a high isentropic compression efficiency and volume efficiency. The superheat degree has little effect on compressor efficiency. However, the change in the efficiency of the compressor with vapor-liquid mixture suction is different as suction refrigerant is superheated. Compared to x = 1, with x = 0.9, the isentropic compression efficiency and volumetric efficiency decreases by about 7% and 5%, respectively; the overall reduction is very small. With constant frequency, the greater the pressure ratio is, the larger the reduction in compressor efficiency. With constant pressure ratio, the higher the frequency is, the smaller the decrease. The trends of the isentropic compression efficiency and the comprehensive efficiency coefficient are consistent.
    18  LNG冷能驱动的氨水吸收式制冷系统的性能研究
    刘宇佳 张国强 杨勇平
    2017, 32(9):7-13.
    [摘要](532) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](81)
    摘要:
    本文提出了一种新型的以冷制冷的氨水吸收式制冷系统。系统利用LNG(液化天然气)气化释放的冷能作为冷源,通过少量的高品位冷能的利用来制取多量的低品位冷能,制冷循环采用氨水吸收式制冷系统。通过对系统的热力分析,结果表明:当制冷温度(蒸发器蒸发温度)为0℃,蒸馏率为0.185,LNG冷能输入系统的温度为-60℃时,系统的性能系数为1.74。在此条件下对系统进行㶲分析,发现吸收器的㶲损失最大,其㶲损系数约为24%,系统总的㶲效率为41%。对系统进行特性规律分析,发现当蒸发器的蒸发温度不变时,发生器氨气蒸馏率的增加会使得发生器操作压力下降,LNG冷却温度下降,但同时系统的性能系数会增加。蒸馏温度越高,系统的性能越好,当制冷温度为10℃时,系统的性能系数可以达到1.8以上。
    19  某燃气轮机压气机叶片振动特性研究
    王洋洲 潘 亮 马晓秋 杨 强
    2019, 34(4):34.
    [摘要](513) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](76)
    摘要:
    针对某燃气轮机压气机叶片断裂故障,通过理论计算和试验方法,对故障级叶片在与轮盘耦合条件下的振动特性进行了研究分析。理论计算叶片动频时考虑了旋转离心力和温度载荷的影响,利用有限元计算程序ANSYS WORKBENCH循环对称分析功能和接触分析功能,完成了压气机叶片振动分析,通过坎贝尔图得到叶片1阶弯曲共振转速为6 900 r/min。随后,在整机状态下,利用非接触式微波测量方法,对该级动叶进行了振动测试,获得的叶片1阶弯曲共振转速为6 988 r/min,实测得到的共振转速与理论计算结果吻合,为故障的进一步排查提供有利的理论和试验依据。
    20  圆柱形内肋强化换热数值模拟与火积耗散分析
    金 光
    2018, 33(4):8-14.
    [摘要](506) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](48)
    摘要:
    摘 要:对内肋管内部流体的湍流换热过程进行了数值模拟,讨论了肋高和肋的轴向夹角对换热的影响。相比于普通圆管,内肋圆管内的传热性能明显得到提高。无量纲肋高度和角度分别为0.8°和40°时传热效果最佳,而在0.1°和40°时换热与阻力的比值(Performance Evaluation Criteria,PEC)最大,综合换热性能最佳,可用于强化地源热泵地埋管换热。此外,本研究从火积耗散与传热效率的角度分析了内肋强化传热机理,得到管壁冷却管内流体的火积传递效率计算式,为内肋管强化换热的深入分析提供了依据。

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