喷气涡流纺纱机及其关键技术的应用与研究进展

针对国内外纺纱企业在喷气涡流纺纱机的应用与相关技术的研发情况及其所存在的问题,综述了喷气涡流纺纱机及其关键技术的研究进展,介绍了喷气涡流纺纱机的历史发展及其纺纱系统关键技术,详细分析了喷气涡流纺纱机的导棉喂入、牵伸和输送机构,成纱器,纱线卷绕(横动)、卷装机构等零部件的特征与发展趋势。分析认为:喷气涡流纺纱技术的研究多集中在对现有规模化生产机器的喷气涡流成纱器的结构改进、工作机制探讨上,成果较多且较为成熟,但创新技术不突出;在构建新型成纱器的内部型腔结构和产生更理想的涡流形态上有望进一步突破,以提高喷气涡流纺纱的性能,满足多功能纱线的生产和扩大纺纱应用范围;同时科技进步也使更多智能控制系统的电子清纱器、异纤控制、短线诊断、可视化等技术在纺纱工序中有了应用和发展。

永磁线性涡流制动的性能分析与试验研究

为弥补电磁涡流制动系统在重量和发热方面的不足,文中设计了一种永磁式线性涡流制动装置样机,基于等效磁路法推导制动力及吸力解析公式,并用于指导设计参数初始值的选取。通过有限元仿真,对比分析了永磁涡流制动与电磁涡流制动的制动力及吸力特性。搭建永磁涡流制动试验装置,测试不同速度、不同气隙的涡流制动特性,并与解析法及有限元法的计算结果进行对比和误差分析。结果表明:在与原电磁涡流制动装置长度相同的前提下,设计的永磁涡流制动装置样机可以达到与其相当的制动力水平,且在200~400 km/h区间永磁涡流制动力更稳定,吸力更低;解析计算和有限元仿真结果均与试验曲线变化趋势一致,有限元仿真精度更高;当气隙达到70 mm时,制动力和吸力均趋于0,此缓解高度与原电磁涡流制动装置的缓解高度一致。从制动力及吸力特性的角度分析,永磁线性涡流制动适合高速列车应用。

电气设备中涡流产生的原因及预防措施

涡流是由电磁感应和物理模型产生的,会对电气设备产生热效应,改变电阻,从而影响电气设备的性能。为降低涡流效应,可采用隔离磁路技术,采用非磁性材料,细化磁性材料等措施。涡流控制技术是提高装备性能、延长装备使用寿命的重要手段。尽管涡流控制还存在一些技术难题,但其应用前景十分广阔,对提升电力装备性能有重要意义。

核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路时转子涡流损耗研究

为研究核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路时转子涡流损耗特性,推导了核电半速汽轮发电机空载运行时励磁绕组匝间短路故障下,定子分数次谐波环流产生的合成磁动势表达式,分析合成磁动势相对于转子的转速,揭示了转子表面产生涡流的原因以及涡流的频率特性。结合涡流损耗计算方法,以一台核电半速汽轮发电机为例进行了仿真验证。在此基础上,对核电半速汽轮发电机励磁绕组不同位置发生相同程度匝间短路,以及励磁绕组发生不同程度匝间短路过程进行了仿真,计算了转子各阻尼条及槽楔中的涡流及涡流损耗,揭示了励磁绕组匝间短路时影响转子阻尼条及槽楔中涡流和涡流损耗的因素。为核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路故障时,分析转子发热的影响因素提供了理论基础。

双层复合护套高速永磁电机转子涡流损耗解析模型

在表贴式高速永磁电机中,双层复合护套可以有效抑制转子涡流损耗。目前,针对双层复合护套转子涡流损耗的研究主要采用有限元法,但该方法存在耗时、对薄护套网格剖分较困难等问题,因此该文基于精确子域法提出了一种考虑定子开槽、涡流反作用的双层复合护套高速永磁电机转子涡流损耗通用解析模型。该模型同时考虑了永磁磁场励磁和电枢磁场励磁,可以计算负载磁场作用下的双层复合护套转子涡流损耗。此外,该模型还可进一步拓展至多层复合护套转子涡流损耗计算。通过该解析模型研究了双层复合护套不同护套厚度配比、不同护套材料对转子涡流损耗的影响。最后,将解析计算结果与有限元及C型铁心实验结果进行对比,验证了该解析模型的有效性。

气动翼型涡流发生器与风力机翼型同步优化设计

针对目前风力机叶片翼型与涡流发生器相互独立的串行设计方法,导致不能最大限度的设计出气动性能最佳的风力机新叶片加装新型涡流发生器。这里提出带气动翼型的涡流发生器与风力机叶片翼型同步设计方法,利用B样条函数分别表达叶片翼型与涡流发生器气动形状,以最大升阻比及失速前最大升力系数为多目标函数建立优化数学模型,结合CFD技术与粒子群算法对原始叶片翼型DU97-W-300与CLARKY翼型涡流发生器进行同步优化,优化结果表明:相比原始叶片翼段加装CLARKY翼型涡流发生器,优化后的升力系数为2.378,提高了9.3%,升阻比为63.335,提高了7.5%;且对优化前后的流线图及涡量云图进行了对比分析,说明优化后叶片加装涡流发生器翼型可产生更大的诱导涡,能够有效抑制叶片表面流体分离。这里研究对于叶片与涡流发生器的设计及应用具有很好的参考与借鉴意义。

基于轴向电涡流效应的高精度长位移传感器

为了实现大行程精密光学调焦组件的高精度实时检测,研究基于轴向电涡流效应的高精度长位移传感器。建立了长位移电涡流探头仿真模型进行线性度测试,搭建电涡流传感器测试系统进行精度实验,并将长位移电涡流传感器接入精密光学调焦组件。实验结果表明:在可测量位移达到24 mm的同时,线性度优于1%,分辨率优于0.5μm,精度优于1μm,高精度长位移电涡流传感器符合精密光学调焦组件的需求。

电涡流缓速器优化设计与制动性能分析

文章在考虑去磁效应的基础上建立电涡流缓速器数学计算模型,采用涡流折算系数法求出闭合磁路磁感应强度,推导出电涡流缓速器电磁制动力矩表达式;在某汽车制动系统有限公司现有产品的基础上,将圆形极柱优化设计为扇形极柱,并利用Maxwell有限元仿真软件对不同长度扇形极柱的新型电涡流缓速器模型的制动力矩进行仿真分析;将最终确定的新型电涡流缓速器通过有限元仿真和台架实验与原产品进行对比验证。结果表明:新型电涡流缓速器与传统电涡流缓速器的制动扭矩在不同转速下变化的规律基本一致,制动性能有明显提升;仿真结果和实验结果最大误差小于5%,证明了新型电涡流缓速器的有效性和优化设计的正确性。

基于脉冲涡流监测与Wiener过程的再制造工作辊实时剩余寿命预测方法

再制造工作辊在热轧工作过程中熔覆层易发生复杂的退化行为,而其性能退化会影响轧制产品的质量。为实时监测轧辊退化情况并预测其剩余寿命,构建一套在线脉冲涡流监测方法和系统,采用变分模态分解-希尔伯特变换(VMD-Hilbert)方法提取0~5000 Hz频率边际谱能量和的增量作为轧辊退化特征。基于此,构造考虑个体差异的状态退化空间模型,结合最大期望(EM)算法和Kalman平滑滤波算法联合对模型中未知参数进行自适应参数估计,并利用层次分析法融合监测的历史数据与实时数据,以实现对再制造工作辊实时剩余寿命预测。实验结果表明,所提方法能够准确预测再制造工作辊剩余寿命,具有一定的应用前景。

节段模型弹性悬挂系统阻尼调节用电涡流阻尼器的设计与性能验证

为了能够精细、连续调节风洞试验中的节段模型弹性悬挂系统阻尼,设计了一种双侧永磁板式电涡流阻尼器。介绍了该电涡流阻尼器的基本构造,并分析出其设计要点;采用电磁有限元稳态分析方法分析了该电涡流阻尼器构造的合理性,并预测了其工作量程,分析了导体板的运动速度和位置偏移对其工作性能的影响;推导出该电涡流阻尼器给节段模型悬挂系统提供的竖向和扭转附加阻尼比的关系,并利用试验验证了电涡流阻尼的线性特性及阻尼器对节段模型悬挂系统竖向和扭转附加阻尼的协同调节能力。研究表明:双侧永磁板式电涡流阻尼器可为不同缩尺比节段模型悬挂系统提供连续可调的线性黏滞阻尼,且其阻尼系数稳定,不易受模型前后、左右和上下位置偏移的影响,也适用于节段模型大幅弯扭耦合颤振风洞试验;通过沿节段模型的斜对角对称安装两台电涡流阻尼器,可实现节段模型悬挂系统竖向和扭转阻尼比的协同调节,为实现节段模型弯扭耦合风致振动的精细化研究提供了条件。

余热余压空气梯级利用的双涡流管有机朗肯循环综合性能分析与优化

为充分利用工业生产中的余热余压空气能量,同时降低ORC系统冷凝热损失,该文提出一种双涡流管ORC系统(ORC coupled with double vortex tubes,DVT-ORC)。利用热源涡流管将放热后的余热余压空气分离成冷、热空气,冷空气用于工质冷却,热空气作为二级蒸发器的热源且换热后其余压用于驱动气动增压泵;利用工质涡流管将透平乏气分离成冷、热气流,热气流经气动增压泵升压再循环,冷气流进入空气冷却器冷却。以150℃、0.6 MPa的空气为初始热源,R245fa为工质,建立热力与经济的多目标优化模型,分析双涡流管冷流比和透平排气压力对系统综合性能的影响;采用遗传算法进行优化,确定系统最优工况。结果表明:当热源涡流管冷流比大于0.3时,DVT-ORC输出功大于基本ORC输出功,工质涡流管与空气冷却器的㶲损失之和较基本ORC系统冷凝器的㶲损失最大可减小1240.32 kW,单位电力生产成本较低,DVT-ORC系统热力性与经济性提升。系统最佳运行工况在透平排气压力为0.3007 MPa、工质涡流管冷流比为0.8738、热源涡流管冷流比为0.8942时,对应的净输出功为173.94 kW、热效率为13.57%、单位电力生产成本为0.415元/(kW·h)。

最优尺寸参数对涡流管能量分离效应影响的研究

为确定出涡流管各因素的主次顺序,找出最优的参数组合,提出正交试验设计和极差分析法,找到涡流管能量分离效应的最优化尺寸参数。实验设定涡流管进气温度为26℃,环境温度为27.1℃,结果表明,4个尺寸参数对涡流管能量分离影响排序为:长径比>喷嘴数目>冷端直径>进气压力,每个参数的最优值各为长径比为25.0、喷嘴个数为6、冷端直径为5 mm、进气压力为0.8 MPa,并通过对试验结果的验证,发现涡流管的冷热端出口温差为95.2℃。根据正交试验设计方案找出了涡流管各部件的最优尺寸参数。

脉冲涡流缺陷检测理论与技术研究综述

由于具有非接触、效率高、检测信号的信息含量丰富等诸多优点,脉冲涡流技术被广泛应用工业产品的缺陷检测,尤其是带包覆层、异质、以及多层导电结构等检测难度极大的工业产品。脉冲涡流探头结构的设计和优化是提高检测灵敏度和准确度的关键,目前大量的研究工作围绕探头结构的设计和优化开展;不同材质、结构、以及缺陷类型或形状需要选用合适特征量表征,特征量的选取与分析也是脉冲涡流技术研究的关键;另外,由于脉冲涡流检测信号受提离高度影响极大,未知提离高度的缺陷准确检测面临极大的挑战,因此提离效应的抑制也是研究的重点之一。本文从探头的设计与开发、特征量的选取与分析、提离效应的抑制等方面,对脉冲涡流检测技术的研究进展进行综述。同时,为更好的推动脉冲涡流检测技术发展,论文在现有的研究基础上,对脉冲涡流探头设计、特征量分析、以及提离效应抑制等进行了展望。

基于改进涡流搜索算法的外骨骼迭代学习控制

为提升康复外骨骼机器人的步态跟踪性能,提出一种基于改进涡流搜索算法的迭代学习控制方法。首先针对传统迭代学习控制抗扰性差和控制信息缺失问题,引入PD控制器、自适应遗忘因子、误差过渡曲线和控制信息搜索等策略,改进迭代学习控制律;其次,基于多种策略对涡流搜索算法进行改进,提出了一种改进涡流搜索算法,改进后的算法可优化迭代学习控制的PD参数;最后进行行走实验,将提出的迭代学习控制方法与现有的同类算法进行仿真和数值比较,并测试了扰动情况下的跟踪性能。实验结果表明,所提方法的误差更小,跟踪性能更强。该算法改进了迭代学习控制的不足,具有较强的抗扰性能,保证了使用时的稳定性。

喷气涡流纺纱机的发展现状及趋势

为了进一步推进喷气涡流纺纱机的发展,分析了喷气涡流纺纱机在全球的存量分布情况、近8年国内累计进口量及主要省份等市场情况,回顾了喷气涡流纺纱机的国内外技术发展历程,阐述了喷气涡流纺纱技术的创新应用,介绍了相关政策支持,并提出了喷气涡流纺纱机的发展思路。认为:我国喷气涡流纺纱机存量具有全球优势地位,正处于产业快速发展期,市场空间广阔,未来随着各种新工艺新技术层出不穷,在开发喷气涡流纺花式纱、包芯纱、细号纱以及差异化原料应用的优势将不断凸显,但国内急需开发拥有自主知识产权的喷气涡流纺纱机,突破关键技术装备和工艺,促使喷气涡流纺纱机在我国稳步健康发展。

喷气涡流纺长片段竹节段彩纱的设计与生产

探讨有色超短纤维在喷气涡流纺花式纱开发中的应用及生产要点。采用有色粘胶超短纤维与本色竹浆纤维、椰炭改性涤纶纤维,在并条机上加装竹节装置,利用喷气涡流纺纱技术纺制成长片段竹节段彩纱。针对粘胶纤维长度相对较短的特点,工艺上尝试采用短流程、减小隔距、降低打击件速度等技术措施。结果表明:开发的喷气涡流纺段彩纱具有段彩片段长、生产效率高的特点,其在布面上色点朦胧,时而形成连续分布,时而散点分布,形成不同于传统段彩纱的独特风格。

层彩涡流色纺纱的开发与实践

针对牛仔纱的流行趋势及目前染色存在的不足,模拟牛仔色纱特征,开发一种层彩涡流色纺纱。融合了传统环锭纺和喷气涡流包芯纺技术,芯纱采用短纤维纱线代替长丝,以达到芯纱色彩可调、粗细可调、捻向可调;纺纱过程中通过芯纱与外包层纤维捻向相反组合技术,选择相应的捻系数,抵消纤维的加捻应力;利用喷气涡流纺包缠不均匀的特点,可呈现独特的露芯效果,内外层可采用不同颜色及配比。纺制的层彩涡流色纺纱可作为针织、机织用纱,丰富的色彩变化使层彩涡流色纺纱可用于生产无染牛仔织物。

基于量子衍生涡流算法和T⁃S模糊推理模型的储层岩性识别

鉴于梯度下降法易陷入局部极值、普通群智能优化算法易早熟收敛,提出一种基于量子衍生涡流算法(Quantum Vortex Search Algorithm,QVSA)和T⁃S模糊推理模型的岩性识别方法,QVSA具有操作简单、收敛速度快、寻优能力强等优点,有助于T⁃S模糊推理模型获得最优参数配置,从而实现储层岩性的准确识别。首先利用具有全局搜索能力的QVSA优化T⁃S模糊推理模型的各种参数;然后利用主成分分析方法降低获取的地震属性维度;再利用优化的T⁃S模糊推理模型识别储层岩性。实验结果表明,利用反映储层特征的8个地震属性识别储层岩性时,所提方法的识别正确率达到92%,比普通BP网络方法高5.1%,同时查准率、查全率、F1分数等指标也较BP网络方法提升明显。

基于量纲分析法的永磁涡流耦合器结构参数优化设计

针对实心盘式永磁涡流耦合器性能优化问题中参数烦杂多样及优化效率低的问题,运用量纲分析法推导盘式永磁涡流耦合器的无量纲参数,得到速度参数、磁密参数、气隙参数及主要尺寸无量纲数等6个无量纲参数,有效地减少了分析研究的工作量;通过方程分析法验证了无量纲数的正确性;运用三维有限元仿真,分析了各无量纲数对永磁涡流耦合器的输出转矩影响。为提高优化效率,通过响应面法进行了结构优化设计,以提高永磁体利用率,仿真结果验证了优化的有效性。

基于LDC1101的电涡流传感器设计

传统的模拟式电涡流传感器存在容易受到干扰、电路设计复杂的问题而利用现场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑器件(CPLD)软件实现测量电路和输出信号的数字式电涡流传感器调试复杂的问题。针对以上问题,设计了基于LDC1101的数字化电涡流传感器,实现载波信号发生和测量信号解调于一体,并把测量结果通过SPI通信传输给控制器。每个传感器模块由1个LDC1101芯片、1个电涡流传感线圈和1个匹配电容组成。极大简化了电路设计以及调试难度。此传感器测量方法已用于无轴承永磁电机的悬浮控制中对转子磁钢的径向位置测量中。通过4只传感器安装在信号采集电路板上,差分测量然后计算出转子的x和y位置。试验结果表明,该方法分辨率高,可靠性好。