高海拔交通隧道电动新能源出渣装备应用模式探索

针对电动新能源出渣装备在高海拔交通隧道工程建设应用中续航能力不足、购置成本高、配套设备设施及安全保障措施尚不完善等问题,通过对电动出渣装备应用情况进行跟踪分析,结合高海拔交通隧道施工场景需求和技术发展趋势,提出基于换电技术的“车电分离”模式是解决上述难题最有效的技术路线。该技术路线的实施需要以换电型装备研制、动力电池系统标准化、配套移动式快速换电装备研发及能源保障基础设施建设为基础。而在“车电分离”模式所需技术、装备尚不完备的情况下,针对现有充电型电动出渣装备,还应开展小型化移动式补电设备研发以及电缆供电工艺工法研究,同时积极探索装备租赁、劳务分包等多种商业模式,加快推动电动出渣装备的工程化应用。

汽轮机调节阀振荡异常诊断及处理

针对某350 MW供热机组运行过程中出现了功率低频振荡异常情况,经现场检查、分析发现主要原因是局部转速不等率严重偏小、GV3高调门存在较大空行程致使流量特性偏离正常、PSS未投入等。采取修复GV3高调门及调节参数优化等措施处理后,基本解决了一次调频动作时的功率波动问题。

铁路行业新型研发机构成果转化模式

本文针对铁路行业新型研发机构如何提高科技成果转化成效,提出通过完善收益分配机制、创新成果评价机制和构建技转人才队伍等手段措施,打通铁路行业技术需求与科技成果转化间存在的壁垒的观点。对提高铁路行业科技成果转化成效具有一定的参考价值。

隧道地震响应模型试验箱体设计与合理性验证

结构动力试验是探究结构地震响应机理的重要研究手段之一。目前在研究隧道工程结构地震响应机理的动力试验中所采用的模型箱主要有刚性模型箱、柔性模型箱以及层状剪切模型箱,但这三种模型箱因各自的结构特点都具有一定的缺陷和不足。为了达到更好的试验效果,文章提出一种新型试验模型箱——动静耦合模型箱,并通过振动台动力试验验证该模型箱的有效性。基于该模型箱提出了一种研究隧道工程结构地震响应的新方法——拟静力法。通过动力试验和拟静力法试验结果的对比,认为拟静力法试验可以一定程度替代动力试验,既拓宽了该模型箱的试验方式,同时也拓宽了隧道地震响应模型试验的研究方法。

衬砌纵向开裂隧道地震响应振动台的试验研究

为了研究高速铁路双线隧道衬砌纵向裂缝对结构抗震安全性的影响,针对《铁路隧道设计规范》(TB10003-2016)Ⅳ级围岩开展大型振动台模型试验,试验采用改进的静动耦合剪切模型箱,考虑隧道埋深、衬砌开裂位置和开裂形式3个影响因素,分析隧道衬砌的地震动应变和结构内力响应规律.试验结果表明:在地震剪切波作用下,浅埋隧道和深埋隧道衬砌结构的破坏形式分别为受拉破坏和受压破坏,破坏位置均首先出现在拱腰,对应的无裂缝衬砌破坏时振动台台面输入波峰值加速度分别为0.8g和0.9g;拱顶和边墙处裂缝对隧道衬砌结构抗震安全性影响较小,而拱腰处裂缝影响显著;浅埋和深埋条件下,拱腰处有裂缝的衬砌破坏时振动台台面输入波峰值加速度分别为0.5g和0.6g;纵向裂缝的开裂形式不同,衬砌破坏时对应的峰值加速度基本相同;在深埋条件下,相比于正截面裂缝,拱腰处斜截面裂缝导致衬砌结构破坏后变形速度加剧.

动静耦合剪切模型箱的设计分析及试验验证

根据地层在地震中的响应特性,设计了一种动静耦合剪切模型试验装置。该装置是由侧板组件、阻尼组件和端面板组件组成的可剪切变形的空间结构体。目前在研究隧道工程结构地震响应机理的动力试验中所采用的模型箱主要有刚性模型箱、柔性模型箱以及层状剪切模型箱,但这3种模型箱因各自的结构特点都具有一定的缺陷和不足。为了能够更好地满足静力及动力边界效应,设计了该新型试验模型箱,并通过振动台动力试验验证该模型箱的有效性。基于该模型箱提出并验证了利用拟静力试验方法研究隧道的振动响应。通过拟静力试验和动力试验结果的对比,认为拟静力试验可以一定程度替代动力试验。

一种模拟发震断层动力特性的隧道地震试验方法

为模拟隧道在发震断层中的近场动力响应和破坏机制,提出一种模拟长大隧道穿越活动断层动力响应的新型模型试验装置,并设计一种通过改变试验平台底部组合弹簧参数来改变模型箱振动特性的试验方法。该试验装置不仅能解决传统试验方法中受迫振动的问题,而且能模拟断层错动引起地层位移由发震断层位置向远端逐渐减小的过程,进而模拟穿越活动断层时长大隧道断层段到非断层段沿纵向的振动特性变化。该方法通过改变组合弹簧中单个弹簧单元的刚度系数和弹簧单元的个数等,可改变试验箱中断层在断层错动发生时的振动频率和错动位移,进而得到振动频率-组合弹簧刚度和错动位移-组合弹簧刚度的回归公式,可通过前期试验得到的回归公式来设置相应的组合弹簧形式,对后续试验中多种不同振动频率和错动位移的试验工况进行模拟。

考虑阀门管理函数的汽轮机调速系统稳定性分析

阀门管理函数是调速系统的关键环节,但现用的汽轮机调速系统模型并没有考虑其影响。对此,本文通过分析阀门流量特性,建立了含阀门管理函数的调速系统Simulink仿真模型,同时引入了线性因子β用来衡量阀门管理函数的线性程度。通过仿真和计算分析,得出调速系统处于开环控制和数字电液控制系统(DEH)闭环控制方式下的阻尼特性,并进一步了分析了2种控制方式下β、PI控制参数KP和KI、油动机时间常数Tydj和高压缸前汽室容积时间常数TCH对系统阻尼特性的影响。通过传递函数计算得到了DEH闭环控制时系统稳定性判断条件和β与KP、KI、Tydj和TCH的函数关系,并给出了β的负阻尼临界值和过阻尼临界值的计算方法,这可作为部分机组出现调速系统摆动时的分析依据。

石质铁路隧道初期支护优化研究

以蒙华铁路九岭山隧道为工程背景,运用强度折减法计算围岩强度储备并将其作为围岩稳定性的参考指标。依据现场监测,得到初期支护的受力特征。基于围岩强度储备指标与初期支护的受力特征,对初期支护进行优化设计,并应用于现场。研究结果表明:在围岩具有足够强度储备的前提下,初期支护主要承受形变压力;系统锚杆未发挥作用,喷射混凝土抗压性能未被充分利用,格栅钢架钢筋难以发挥其抗拉和抗弯性能;可将现有初期支护"喷射混凝土+格栅钢架+系统锚杆"的结构形式优化为"喷射混凝土+格栅钢架"。对原有设计和优化方案进行数值模拟,对比其锚杆轴力与喷射混凝土应力分布,同时应用现场试验验证该优化方案的安全性与可行性。该优化方案已在蒙华铁路应用推广。

上汽西门子超超临界660MW机组甩负荷试验异常分析及处理

上汽超超临界西门子机型机组实际甩50%额定负荷转速飞升至3 196 r/min,为查找转速飞升值过大的原因,通过对甩负荷试验数据及该类型机组超速保护控制逻辑的分析,设计了3种处理措施,并且对3种处理措施下的理论转速飞升值进行了静态预测,从而确定了第一次甩负荷试验转速飞升高的原因。依据静态预测结果,将调门快关动作信号扫描方式由"Slow"修改为"Fast",同时在DEH控制器C20指令与ETS控制器调门快关信号之间增设硬接线,再次进行了甩50%额定负荷试验,转速最高飞升至3 104 r/min,满足甩负荷试验导则要求。

超临界供热机组滑压优化试验研究

目前超临界供热机组的滑压曲线多由纯凝工况的滑压曲线修正得到,一方面不能满足机组经济性需求,同时给运行操作带来不便。文中通过对超临界机组滑压运行特点分析,对某超临界供热机组进行滑压试验,选取纯凝、供热两种工况,考虑背压、供热流量两个变量对滑压曲线的影响,进行了多组试验,试验结果表明:1)定功率滑压优化时,相同电功率时,纯凝工况与供热工况的最佳主汽压力点存在较大偏差; 2)以主蒸汽流量为自变量设计滑压曲线时,最佳主汽压力与主蒸汽流量接近线性关系,说明以主蒸汽流量为自变量的滑压曲线能够较好适应背压和供热流量的变化。3)定主蒸汽流量设计滑压曲线,供热工况时部分负荷可降低机组热耗率约17kJ/kW·h。

汽轮机末级空心静叶栅除湿技术研究

针对汽轮机末级湿度过大导致叶片损伤和级效率下降问题,运用k-ε两方程湍流模型,DPM和EWF模型耦合方式,对蒸汽在空心静叶栅通道内的蒸汽流动、水滴沉积及成膜过程进行了数值研究;设计了两种除湿方案并数值分析了不同方案除湿效果。结果表明:负荷不同对水滴沉积影响较小;较大水滴粒子是液膜沉积的主要来源;压力面在相对叶高0.5以上部位均有沉积;吸力面在相对叶宽0到0.2部位均有沉积且在相对叶高0.4以上部位沉积较为明显;压力面和吸力面各开两道槽的除湿方案更有利于水膜的抽吸,可明显抑制水膜进一步增厚及运动趋势。

初期支护组合形式有效性现场试验研究

初期支护组合形式的有效性一直存在较多争议。依托蒙华铁路在建隧道,针对初期支护不同组合形式有效性问题开展大量现场试验,量测内容包括拱顶沉降、水平收敛、系统锚杆轴力、喷射混凝土应力及钢架应力。通过对花岗岩、板岩、砂泥岩、黄土4种地层进行试验,分析具有代表性的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级花岗岩和Ⅴ级黄土试验段数据,研究深埋岩质和土质隧道初期支护中钢筋网喷射混凝土、钢架及系统锚杆不同组合形式的有效性。结果表明:1)现阶段"网喷+钢架+系统锚杆"的初期支护组合形式未充分发挥其作用效果,有效性差,措施过于保守,存在很大优化空间;2)在土质或浅埋破碎岩质隧道初期支护中,系统锚杆无明显作用,可以取消,而只采用"网喷+钢架"组合形式;3)在深埋岩质隧道初期支护中,采用"网喷+钢架"或"网喷+系统锚杆"2类组合形式之一即可。考虑到目前现场系统锚杆施作机具和施工质量,采用"网喷+钢架"的组合形式是合理和可行的。

基于现场实测的隧道初期支护受力模式分析

为研究隧道初期支护的受力模式,以蒙华铁路在建隧道为工程依托,开展隧道洞周位移和初期支护受力状态的现场测试。结果表明:1)初期支护普遍受压,结构处于小偏心受压状态;2)隧道洞周位移收敛值较小,且隧道整体向净空侧变形,与初期支护普遍受压的受力模式一致;3)洞周位移、锚杆轴力和初期支护的受力状态均不符合塌落拱式的受力模式,而符合围岩与支护相互作用而产生的形变压力特征;4)格栅钢架对结构的抗压-剪承载力贡献非常小,初期支护斜截面的抗剪强度主要由混凝土控制,格栅钢架的作用仅是在混凝土开裂后提供峰后韧性。

新型低温真空法制备高品质石墨烯

以往制备石墨烯大多采用强酸氧化剂、1000℃以上的还原温度以及昂贵的金属催化剂中的一种或多种,造成低效率、高能耗和重污染等问题。本工作提供一种真空辅助制备高品质石墨烯的新思路,以无水AlCl3和FeCl3作为共插层剂制备出"手风琴"状的1阶石墨层间化合物(AlCl3-FeCl3-GICs);在180℃相对较低温度下真空处理1阶AlCl3-FeCl3-GICs,低沸点AlCl3受热汽化后将石墨片层进一步撑开,得到"蠕虫"状的膨胀石墨;利用液相剥离法,将膨胀石墨在有机溶剂中超声剥离得到高品质石墨烯。膨胀石墨的制备过程没有采用强氧化剂,且在无水无氧的环境中进行,反应温度控制在180℃以内,整体制备条件相对温和且环保。膨胀石墨相邻片层间的范德华力作用极其微弱,易于后续剥离成石墨烯。采用液相法制备石墨烯,能最大可能避免石墨烯晶格结构的破坏。用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)观察样品的微观形貌,用X射线粉末衍射(XRD)仪、射线光电子能谱(XPS)仪和拉曼光谱仪等表征样品的微观结构,结果表明:制备的石墨烯缺陷度极低,sp2晶格结构仍然保持高度的规整性,石墨烯层数大多在3层以内。

北京大兴国际机场雨水系统数值模拟与管理策略优化分析

近年来,随着城市化的快速发展,城市水循环过程发生巨大改变,极端降雨事件频发、径流总量和径流系数增大、城市暴雨内涝风险增加。城市洪涝模型作为城市雨水管网规划设计的重要工具,应用已越来越广泛。以北京大兴国际机场为研究对象,通过构建城市洪涝模型,对雨水管道排水能力评估及洪涝淹没深度分析,提出机场雨水智慧管理策略,不断优化提高雨水系统方案应对内涝风险的能力。同时构建雨水智慧管理平台,采用数字化手段实现风险点识别和设备远程控制,制定内涝风险对策与防涝应急措施,全面保障机场汛期安全运营,为民航机场的雨水系统管控提供参考。

1000MW超超临界EC-BEST二次再热机组经济性分析

基于常规的1 000 MW二次再热机组的设计方案,提出了取消高、中压缸抽汽,采用多级小汽轮机抽汽的双机回热循环（EC-BEST）系统的设计方案,并且通过EES仿真软件对不同工况下EC-BEST系统与常规二次再热系统的抽汽过热度、小汽轮机流量、循环效率和汽轮机热耗率等指标进行对比。结果表明：采用EC-BEST系统可以有效降低抽汽过热度,减少加热器不可逆损失;降低汽轮机热耗约30 kJ/（kW·h）,折合煤耗约1. 1 g/（kW·h）（按照锅炉效率94%）;循环效率提高0.3。因此,EC-BEST二次再热具有更高的经济性,是未来大容量高参数二次再热机组发展的一个良好方案。

汽轮机调节系统摆动问题诊断与处理

针对某机组启、停机带低负荷阶段出现的调速系统摆动问题进行了分析和诊断,着重讨论了当中调门参与调节时对一次调频的影响,以及中调门管理函数对汽轮机调节能力和调速系统稳定性的影响。分析认为,中调门参与调节时,会导致汽轮机局部转速不等率大幅度下降,调节速度大幅增加,若中调门管理函数与中调门实际流量特性不匹配,在管理函数线性度差的区间,会进一步加剧局部转速不等率下降,此时当一次调频动作时,便会导致调速系统持续摆动。通过优化中调门管理函数,解决了某机组调速系统摆动问题。

滑压机组背压对最优初压影响特性研究

目前国内火电机组采用定功率方法进行滑压优化,不能满足机组实际运行经济性需求,通过对滑压运行经济性影响因素分析,基于热力循环机理,建立了滑压优化热力计算模型,并对定功率和定主汽流量两种方法进行了对比,结果表明:(1)定功率滑压优化时,同一功率,背压每升高1kPa,最优初压约提高0.15~0.25MPa;(2)采用定主汽流量滑压优化时,同一主汽流量,各背压最优初压变化较小,说明定主汽流量滑压优化能够较好地适应背压变化的影响。

基于一次调频能力的节流配汽机组滑压曲线研究

本文采用历史运行数据,计算得到了节流配汽型汽轮机的高调门流量特性,在此基础上开展滑压运行试验,通过不同典型负荷下的热耗率对比试验得到高调门开度与汽轮机热耗率的关系。试验结果表明,该类型机组高调门全开时热耗率最低。但高调门全开时,机组的调频能力最差,基于高调门流量特性,分析得到了机组在不同主蒸汽压力时,高调门处于不同阀位下的一次调频能力,然后设计了满足6%P_(e)和1.48%P_(e)的滑压运行曲线,同时给出了背压对滑压曲线的修正关系,以满足不同背压下的运行需求。