有机工质向心透平气动设计与性能优化研究

为提升有机工质向心透平的效率与性能,对400 kW有机工质向心透平进行了一维气动设计。在一维气动设计结果的基础上进行建模,并结合三维数值模拟预测了有机工质向心透平在设计工况下的性能。以向心透平等熵效率为目标,采用均匀试验法对动叶轮的子午流道进行优化设计。结果表明:与原始向心透平相比,优化后的向心透平流场压力分布层次更加分明,整体熵增减小,产生的摩擦损失、尾迹损失明显减小,叶片做功能力增大,向心透平内部的流动情况得到了改善,等熵效率由原来的82.33%提高到85.92%,输出功率也增大了18.04 kW。

基于响应面-遗传算法的文丘里蒸汽疏水阀结构优化设计

为优化文丘里蒸汽疏水阀内件结构,提高其自适应调节性能,以最大疏水范围比为目标,采用Central-Composite响应面设计和遗传算法对文丘里蒸汽疏水阀内件结构进行优化,并对优化前后结构进行分析.结果表明,通过代理模型进行优化设计,大大降低了有限元计算量,提升了优化效率,利用遗传算法得到最佳结构参数为:收缩角为20.8°、喉部长度为4.3mm、扩散角为4.6℃.收缩角、喉部长度和扩散角三个几何参数相互关联,扩散角是影响疏水范围比的最有效参数,其中扩散角对疏水范围比具有负向影响,喉长和收缩角对疏水范围比具有非线性影响,且收缩角对疏水范围比的影响最小.

耦合溴化锂制冷机组的燃气-蒸汽联合循环性能分析

燃气-蒸汽联合循环机组的运行性能容易受到环境温度的影响,使得机组在电力负荷需求高峰期面临出力不足的问题.为了解决这一问题,基于EBSILON软件,对耦合溴化锂制冷机组的SGT5-4000F型燃气-蒸汽联合循环进行仿真建模,并将冷却装置加装到压气机入口处,模拟分析进气温度对联合循环输出功率和循环效率的影响规律.研究表明:通过改变压气机进气温度可知降低进气温度可使得联合循环发电功率提高4.73%-6.10%.在温度较高的夏季工况,在燃气轮机的压气机进气口处加装进气冷却装置可以提高机组的性能,并且温度越高,联合循环输出功率提高的效果更好.

基于声发射及WST-CNN协同的滑动轴承润滑状态识别

为实现声发射信号对滑动轴承润滑状态变化进行灵敏表征,提出一种采用小波散射变换及卷积神经网络结合的滑动轴承润滑状态识别及故障诊断研究方法。以某310 MW汽轮发电组滑动轴承现场试验所得声发射信号为研究对象,将现有小波散射网络加入散射路径优化机制并进行参数优化,对滑动轴承声发射信号进行自动鲁棒特征提取,将最佳特征矩阵输入优化后的卷积神经网络进行润滑状态识别分类。结果表明,优化后的小波散射网络能够有效提取声发射信号特征,结合优化后的卷积神经网络对特征矩阵进行智能识别,对滑动轴承润滑状态识别率可达到95.28%,能够高效精确地对滑动轴承润滑状态进行诊断。

汽轮机冷端系统运行优化方法及研究进展

汽轮机冷端系统是煤电机组重要的辅助系统,对整个机组的安全经济运行有着很大的影响。针对冷端系统的运行优化问题,在介绍系统组成及优化原理的基础上,着重总结阐述了目前主要的优化方法,包括热力试验法、变工况计算法、热力仿真法、智能预测法及相似工况匹配法,同时对各方法进行了对比。研究结果可为汽轮机冷端系统的优化运行提供参考,有助于进一步推动煤电机组的节能减排与智慧化运行。

流体动压轴承状态监测与故障诊断研究进展

滑动轴承是大型旋转机械中的重要支撑设备,对滑动轴承进行润滑状态监测及早期故障诊断对机组安全生产有重要意义.本文阐述了滑动轴承的故障状态及失效形式,详细说明了振动信号、声发射信号及铁谱分析等技术在滑动轴承状态监测中的运用,综述了专家系统、神经网络和支持向量机在滑动轴承故障识别中的有效应用.通过分析对未来的发展趋势进行了展望:结合新一代人工智能与传感技术,通过多物理场信号进行融合监测,发展建立轴承信号标准数据库,结合可视化研究和远程监测,实现快速精准的滑动轴承状态监测与故障诊断.

基于COMSOL的全陶瓷微封装燃料元件建模与传热分析

采用COMSOL软件构建了全三维全陶瓷微封装(FCM)燃料元件模型,提出了一种FCM燃料元件内TRISO颗粒随机分布的高效建模方法,可以实现较高填充率的颗粒弥散填充。分析了不同颗粒填充率(35%、40%和45%)下以及不同颗粒随机分布下FCM燃料元件的温度分布特性。结果表明:FCM燃料元件中心区域温度高,沿径向温度降低;TRISO燃料颗粒特别是燃料核芯的温度明显高于周围基体的温度,温差可达130 K甚至更高,其中最大的温度梯度出现在Buffer层;在相同线功率下,随着颗粒填充率的增加,燃料芯块的最高温度降低,平均温度略有升高;受到颗粒分布随机性的影响,当颗粒填充率减小时,平均温度和最高温度分布的离散程度均增加,但总体上颗粒随机分布对燃料芯块平均温度的影响较小。

基于GA-BP神经网络的汽轮机冷端系统运行优化

针对汽轮机冷端系统运行优化传统方法存在不能实时反映机组实际运行情况的问题,提出一种便捷的基于机组运行历史数据的智能方法.该方法首先通过BP神经网络的多参数输人来预测机组的净功率及背压,同时利用遗传算法(GA)优化神经网络模型来提升预测结果的精度,然后改变循环水流量进行净功最大寻优,得出净功最大时的循环水流量及汽轮机运行背压.通过对某630MW机组的预测和计算,结果表明该方法能够有效预测机组的净功率及背压并得出不同工况下的最佳循环水流量,为机组冷端系统的优化运行提供参考,也有助于推动火电厂的节能减排与智慧化运行.

基于EMD及灰色关联度的滑动轴承润滑状态故障诊断研究

针对滑动轴承润滑状态发生改变时,其声发射信号不同频带的能量分布与其润滑状态之间存在一定的映射关系,提出一种经验模态分解(EMD)与加权灰色关联分析相结合的诊断方法.采用EMD方法将滑动轴承非平稳声发射信号分解为有限个平稳的本征模态函数(IMF),依据相关系数法剔除IMF分量中的虚假分量,选取包含主要故障信息的前10阶IMF分量计算能量比例,并构造特征向量.结果表明:加权灰色关联分析对小样本模式识别具有良好的分类效果;通过加权灰色关联分析计算不同声发射信号的灰色关联度,能够有效地对滑动轴承的润滑状态进行诊断.

含间隙碰撞振动系统的非线性振动特性

基于广义Hertz接触理论,建立了含对称间隙结构的碰撞振动动力学模型,采用四-五阶Runge-Kutta法进行了数值求解,并通过分析不同频率比、激振力幅值和间隙下的分岔图、相图、Poincaré图和功率谱图研究了该模型的非线性振动特性.结果表明:随着频率比、激振力幅值和间隙的改变,碰撞振动系统出现了周期、倍周期和混沌运动;频率比和激振力幅值对系统的非线性振动特性影响很大,出现了较宽的混沌带,而间隙对系统响应的影响相对较小,但在较小间隙的变化范围内,系统的振动特性变化却较显著.

基于谐波平衡法的带冠叶片接触碰撞减振特性研究

通过谐波平衡法建立了具有间隙的冠间接触碰撞的等效弹簧-干摩擦阻尼力学模型,得到表征汽轮机带冠叶片主要危险振型的三自由度集总参数模型,应用龙格-库塔法求解自带冠叶片的振动响应,并分析了冠间间隙、冠间接触角和冠间法向接触刚度对碰撞减振效果的影响.结果表明:汽轮机带冠叶片因冠间接触碰撞而具有很好的减振效果,但出现了多频谱成分和共振频率右移等现象;随着冠间间隙的减小,带冠叶片冠间碰撞减振效果变好,冠间接触碰撞对一阶振动的减振效果好于对二阶振动的减振效果;较大的冠间接触角对冠间接触碰撞在切向振动上的减振效果较好;较大的冠间法向接触刚度可使叶片冠间接触碰撞达到很好的减振效果.

汽轮机自带冠叶片碰撞减振的研究现状与发展

自带冠叶片冠间接触碰撞减振结构具有减振、方便安装与检修、制造精度要求低等优点,已广泛用于汽轮机设计制造并在多台汽轮机上安全运行多年,但目前对这种结构的减振机理和减振效果的研究却很不全面。结合国内外碰撞振动理论的研究成果,从自带冠叶片的碰撞振动特性、动力学模型、数值方法和实验研究等方面来介绍该领域的研究现状,着重阐述对该领域相关发展方向的一些看法,最后展望该领域以后需深入研究的几个关键问题。

形态滤波在滑动轴承声发射信号降噪中的应用

针对滑动轴承状态监测时声发射信号的噪声干扰严重、突发性强和信号处理量大的特点,采用形态滤波对声发射信号进行降噪处理.对形态滤波器进行了优化设计,针对某310MW汽轮发电机组滑动轴承现场试验获得的声发射信号进行了实时形态滤波,在此基础上实时计算了4号滑动轴承升速过程中声发射信号的时域特征参数(均方根值VRMS、峰值Vc、峭度因子Fk),并与小波滤波法的计算值进行了对比.结果表明:经优选合适的结构元素设计的形态滤波器能更好地滤除滑动轴承声发射信号的噪声、保留原始信号特征,滤波效果优于小波滤波方法;经形态滤波后的实时特征参数能快速准确地诊断滑动轴承润滑故障,在滑动轴承声发射状态监测中具有很好的工程应用价值.

基于相对劣化度模型的大型汽轮机状态综合评价

大型汽轮机设备工作状态性能的好坏直接影响到电厂运行的安全性和经济性,对其进行状态监测及状态综合评价很有必要。为克服传统状态评价方法的缺陷和不足,引入相对劣化度概念,充分利用设备运行参数、状态监测参数和运行统计参数,融合汽轮机本体振动信号、轴系运行参数以及通流部分热效率等多类信息,建立了应用相对劣化度的评价模型,开发了汽轮机本体状态综合评价系统并将其成功应用于国产300 MW汽轮机本体状态综合评价中。研究结果表明,该方法合理有效,评价结果可为以后的本体维修决策提供科学依据。

汽轮机组回热系统故障诊断知识的模糊处理及诊断研究

在建立火电机组回热系统常见故障的故障集和征兆集基础上 ,利用模糊数学知识和相关理论 ,针对回热系统故障征兆参数的不同变化方向和程度 ,采用不同的变化等级和阈值 ,建立了回热系统典型故障样本模式知识库及实时故障模式集。同时利用基于MATLAB环境下的径向基函数网络 ,建立了回热系统故障诊断模型。并利用电站仿真机模拟典型故障进行了神经网络模型的验证。实践表明 ,这种方法可有效地进行回热加热器故障样本模式的模糊量化处理 ,极大地改善了神经网络训练的收敛性 ,有利于回热系统的故障诊断。

凝结水过冷度及其对机组性能的影响分析

在分析凝结水过冷度产生机理及其对机组安全经济运行性能的影响基础之上 ,介绍了几种减小或消除凝结水过冷度的方法 。

某厂汽轮机叶片静频率测试及振动安全性分析

介绍了一种利用振动信号分析仪测试叶片静频率的新方法,并通过某厂1号汽轮机叶片静频率的现场测试数据,进行了叶片振动特性及安全性分析。试验结果表明该机最末3级叶片(组)在工作转速下运行时是安全的。

凝汽器运行状态的物元模型及可拓评价方法

在建立凝汽器运行状态评价指标的基础上,针对评价指标的多样性及模糊性,提出一种以物元模型和可拓关联函数为基础的凝汽器运行状态的可拓评价方法。基于可拓学中的物元理论,建立起凝汽器运行状态评判的物元模型,并利用一组可拓关联函数计算凝汽器运行的状态参数和状态等级之间的关联度,由关联度的大小对凝汽器状态进行定性和定量评价,最后通过实例验证了本方法的实用性。研究表明,该方法能快速而有效地识别凝汽器运行状态,为凝汽器运行状态的评价提供一种新的途径。

基于声发射信号信息■贴近度的滑动轴承润滑状态诊断方法

为了有效判断滑动轴承润滑状态,避免基于状态的润滑故障诊断方法的低区分度和准确度问题,基于滑动轴承润滑状态过程信息,提出基于信息■的滑动轴承润滑状态诊断方法。在300MW汽轮发电机组模拟转子实验台上采集滑动轴承干摩擦、半干摩擦和液体摩擦3种润滑状态的声发射信号,利用信息■贴近度和方差的方法对声发射信号进行分析,并对各种润滑状态进行有效区分。结果表明:基于声发射信号信息■贴近度和方差的方法能够实现对不同润滑状态的准确诊断,且信息利用率和判别区分度均高于信息熵分布区间诊断方法。

基于模糊综合评判的凝汽器运行状态评价

针对凝汽器运行性能的影响因素多、运行状态难以用单一的评价指标加以评价的特点 ,采用多指标来评价凝汽器的实际运行状态。利用模糊数学理论 ,建立了凝汽器运行状态评价指标的模糊隶属函数 ,同时利用模糊综合评判方法建立了凝汽器运行状态的综合评价模型。该模型易于编程实现 ,对机组运行人员及管理人员具有一定的指导意义。