大型发电机高频轴系扭振下PSS附加阻尼特性仿真研究

从发电机Heffron-Philips模型出发,分析发电机及励磁系统在涵盖有功低频振荡和轴系扭振在内的0.1~40Hz范围内无补偿相频特性,同时给出电力系统稳定器模型(PSS-1A、PSS-2B和PSS-NB)在0.1~40Hz的相频特性,并从理论上分析其在大型发电机组发生高频轴系扭振时的阻尼特性,最后通过一个高频零阻尼RTDS仿真系统进行验证。

不同叶型的液压动力轴的设计与数值模拟

涡轮可将高压射流的能量转换为维持液压动力轴运转的机械能,合理设计其型式可显著提升液压动力轴的工作性能。设计4种不同型式的涡轮模型,采用数值模拟的方法,分析了不同型式方案下液压动力轴外特性、内流场分布以及能量损失的影响。结果表明:在切击式涡轮方案下,涡轮平均总扭矩最大,装置水力效率最大,达到了94.37%;切击式涡轮叶片的湍动能最小,流体速度梯度变化更加均匀;由于此方案中涡轮设计与流体流动的匹配良好,旋转域部件和整个模型的总熵产值均最小,降低了水力损失,能量转换效果更优。在同一工况条件下,切击式涡轮方案的液压动力轴性能最优。

150 MW级新兴生物质发电机组用Cr-Ni-Mo-V钢转轴锻件制造工艺研究

对于150 MW级Cr-Ni-Mo-V钢发电机转轴锻件的制造工艺要点进行阐述,通过采用下注单真空钢锭制造技术路线,对其主要热加工工序制造工艺进行研究以及产品试制,经过各项理化检验,转轴锻件的化学成分、力学性能等指标满足技术要求。

大功率内燃发电机组联轴器对轴系扭振性能影响分析及应用研究

联轴器的刚度特性对内燃发电机组轴系低阶扭振模态及响应特性有决定性的影响。采用理论分析和仿真研究的方法,全面分析了联轴器刚度参数对大功率内燃发电机组轴系扭振模态特性和响应特性的影响规律,并结合工程应用实例进行了内燃机各缸功率均衡的正常运行工况、各缸做功不均衡工况以及机组启动、停机过程的仿真研究和实验验证。

面向电网最大频率偏差的风电机组短时频率支撑最优策略与机理

当电网出现有功缺额并导致频率跌落时,风电机组可以通过释放自身轴系动能为电网提供短时频率支撑(short-term frequency support,STFS)。如何利用有限的风电机组轴系动能最大限度地支撑电网频率,是当前研究的热点问题。针对风电机组可释放动能和电网频率变化率约束下的电网最大频率偏差最小化问题,该文提出一种基于有功功率互补控制(active-power complementation control,ACC)的风电机组STFS策略,揭示STFS过程中风电机组的最小动能释放机理,并证明采用ACC释放全部轴系动能的STFS策略为上述问题的最优解。最后,基于含风电的电网动模实验平台的实验结果验证该文提出STFS策略的可行性与频率支撑效果。

舰船复合材料轴振动能量传递特性研究

针对舰船复合材料传动轴减振机理尚不清晰的问题,文中构建了某舰船复合材料轴仿真模型,基于功率流法分析了复合材料轴振动能量传递特性,并在此基础上进一步探究了钢法兰-复合材料刚柔耦合界面匹配参数和轴段内复合材料铺层方式对振动能量传递的影响规律。最后通过复合材料传动轴模态试验和振动传递试验验证了仿真模型的准确性。结论如下:刚柔耦合界面对于振动能量抑制有着显著作用,其振动能量的传递随接触面积的增大而降低,而弹性模量比仅影响传动轴固有频率;随着铺层角度的减小及铺层数量的增加,复合材料轴段隔振性能逐渐增加。

某特长铁路隧道斜井转正洞施工通风方式研究

为研究铁路隧道施工通风的最佳方式,以某铁路隧道工程为依托,通过比较不同通风方式所需的风机功率及预计耗损电费选取最佳通风方式,同时利用Fluent软件对最佳通风方式进行数值计算,从而得出风流随距掌子面距离的运移规律。经过对通风方案的比选及数值计算,得出最佳通风方式为大功率串联压入式,其中3号斜井工区正洞段需要132×2kW的风机,4号斜井工区正洞段需要110×2kW的风机。3,4号斜井的斜井段和正洞段纵向风速变化规律均为先增大后减小最后趋于稳定,选取的风机型号可以满足通风需求。风带直径过大时会增加通风阻力,同时还会影响衬砌台车经过。考虑隧道实际施工情况,3号斜井工区斜井段风带直径选取1.8m,正洞段风带直径选取2m;4号斜井工区斜井段和正洞段风带直径均选取1.8m。

水电机组轴系-调速耦合系统动态特性分析

水电机组轴系-调速耦合系统动态特性尚未揭示,制约机组调节优化控制。为此,建立了水电机组不同运行模式轴系-调速耦合系统非线性数学模型,研究分析了耦合系统的非线性动态响应特性。首先,采用Hopf分岔理论分析调速系统稳定域和分岔特性。进一步,仿真分析机组不同运行模式轴系-调速耦合系统的时频动态响应特性。结果表明:机组孤网和并网运行调速系统均存在超临界Hopf分岔,机组并网模式调速器参数稳定域较孤网模式增大。机组并网模式调速系统机组、电网频率动态响应存在多频特性,轴系振动会引发调压室水位动态响应超超低频振荡。并网与孤网模式相比并网模式系统动态响应超调量增大,调节时间缩短。机组孤网和并网运行轴系振动均为多频拟周期振动,但孤网模式轴系振动特性更复杂。

基于Isograph的光电非接触式轴功率测量系统可靠性分析

为提升光电非接触式轴功率测量系统的可靠性,顺利完成船舶轴系工作状态实时监测任务,基于Isograph软件对该系统进行失效模式、效应与致命度分析。利用Isograph软件建立故障树,计算并分析该系统的各零部件对其可靠度的影响。针对该系统的薄弱环节(比如焊接的可靠性和码盘安装位置的准确性),利用有限元仿真分析软件ANSYS Workbench和三维建模软件Solidworks对系统的主要硬件(探头和码盘)进行模态分析,结果表明:在同一环境中,相比探头,码盘更易因强烈的振动而发生变形、断裂等机械故障。在实际应用该系统时,要保证组装、焊接的可靠性,以及码盘与轴线的垂直度;同时,根据机舱的实际工作环境,选用抗振性能较好的材料。

现场混装重铵油炸药混合螺旋的模拟研究

为了研究混合螺旋的结构参数对现场混装重铵油炸药制备的影响规律,借助流体模拟仿真技术,通过控制变量法,分析螺旋在不同螺距与转速下乳胶基质与粒状硝铵两相流的流场情况。结果表明:螺距对乳胶基质和粒状硝铵的混合影响更明显,转速对轴功率的影响更大;在功率允许范围内,可通过适当降低螺距、增大转速来提高重铵油炸药的混合效果,并推算出轴功率,为混合螺旋的结构优化提供理论依据。

催化裂化三机组能效实时计算与应用

催化裂化装置三机组能效计算影响因素众多、耦合作用强,结合主风机、烟气轮机的动力学、热力学性质以及电机特性,构建了能效计算模型,可实现三机组能效的实时计算。以某催化裂化装置为例,进行了能效计算的验证,并对机组能效的影响因素进行了分析,结果表明:通过设计、操作与维护协同优化,提高有效烟气流量、温度和压力,降低烟机背压,采用高效叶片,减少烟机结垢,优化主风机设计选型等措施均可有效提升三机组能效。

动力传动轴动平衡工艺研究与应用

某型动力传动轴结构复杂,外表面花键涂层不允许磨损,动平衡在工作全转速下进行,高转速旋转时不平衡量值会产生波动,对动平衡工装及工艺方法要求高。开展动力传动轴动平衡工艺研究,采用理论计算和平衡试验相结合的分析方法,通过动平衡工装设计优化,采用如双频测速、雷达图监控、不平衡量的矢量图等分析先进动平衡方法,实现了动力传动轴动平衡故障和难点攻克,形成了一套实用有效的平衡工艺流程。

超长电力隧道通风设计运行参数计算方法

为有效排除电缆发热量,超长电力隧道通风能耗巨大。实际运行中电缆大多数时候处于非饱和运行状态,故实际所需的通风量明显小于通风设计工况,因此存在很大的通风节能潜力。但是,由于缺乏理论支持,该节能措施难以落实。为此,本文针对超长隧道内部温度场进行数值模拟研究,探讨通风量、电缆发热强度和通风区段长度的相关性,建立了基于隧道出口气温不高于40℃限制条件下的运行参数关联式,可快速准确地预测已建成隧道实时所需通风量,也可用于隧道设计阶段参数计算。

上运带式输送机轴功率计算方法的探讨

传动滚筒轴功率是带式输送机的重要设计参数。以中部张紧式带式输送机为研究对象,探讨其传动滚筒轴功率计算的阻力计算法、张力计算法和简易计算法三种方法。通过应用三种方法对工程算例的结果比较分析,验证了三种计算方法带式输送机轴功率的特点和适用性,为设计者对输送机的设备选型提供了参考。

基于三端轴式松耦合变压器的无线电能传输系统

松耦合变压器是电磁感应耦合式无线电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统中实现电能传输的重要设备。然而,松耦合变压器输出功率小、传输效率低的问题极大限制了其推广应用。提出了一种三端轴式松耦合变压器结构,分别针对该新型变压器相邻线圈对同名端同向和反向两种情况建立数学模型;然后对LCC-S补偿方式下基于三端轴式松耦合变压器的ICPT系统存在的频率分裂现象进行分析,通过仿真验证了三端轴式松耦合变压器可通过不同线圈对间的互感来提升系统的传输特性,并对同名端同向和同名端反向两种情况的输出功率和传输效率进行对比;最后通过实物实验证实了基于三端轴式松耦合变压器的ICPT系统能够提高输出功率和传输效率,同名端同向时传输效率较高,提高了16.4%;同名端反向时输出功率较高,提高了33.2%。

船舶动力推进轴系纵向低频振动精准控制仿真

为提高船舶航行舒适性,降低振动引起的噪声影响,研究一种船舶动力推进轴系的纵向振动控制方法。建立纵向振动简化模型,分析纵向振动产生条件。在稳态响应条件下计算振动幅值,搭建频率响应函数,明确振动动态特性。计算轴体的自由边界条件,通过轴体分布点的位移变化和简谐激励频率,得出二阶线性常微分方程式。在推进轴系上安装对应的主振型吸振器,考虑轴系低频振动情况,通过一阶模态的轴系响应参数调整变化完成最佳振动控制。经仿真证明所提方法降低了轴系纵向振动,控制误差小,精度高。

大倾角引水斜井TBM关键技术研究及应用

为解决传统抽水蓄能电站大倾角引水斜井施工安全风险高、环境影响大、施工效率低的问题,提出采用大倾角全断面斜井TBM掘进。首先,针对洛宁抽水蓄能电站工程和地质特点,论证采用全断面斜井TBM施工的技术优势,完成洛宁抽水蓄能电站全断面斜井TBM选型;其次,提出国产首台大倾角全断面斜井TBM关键技术,包括安全防溜及换步工艺、出渣及异常情况处理、整机物料运输、不良地质处理等多项关键技术;最后,通过实施上述技术,完成洛宁抽水蓄能电站斜井TBM设计制造及应用。实践证明:1)在抽水蓄能电站引水斜井采用全断面斜井TBM施工切实可行,且具有环境破坏小、绿色低碳等优点;2)采用敞开式主机并配置双重防溜撑靴适用于大倾角施工,具有安全系数高的特点;3)从斜井底部到TBM设备尾部采用液压绞车运输,TBM设备尾部至TBM前部采用单轨吊机运输,可满足高频次人员、物料的运输要求。

应用于金属转轴监测的无线电能与信号同步传输系统优化研究

涡流损耗的存在,使得应用于金属转轴监测的无线电能与信号同步传输系统的电能传输效率和信号传输质量下降。针对上述问题,通过对金属转轴涡流损耗的分析推导,建立包含涡流损耗等效阻抗的耦合线圈电路模型,以S-S型信号注入式SWPDT系统为基础,分析其电能传输与信号传输特性,以电能传输效率和信号传输增益为优化目标,采用多目标粒子群优化算法,对系统关键参数进行优化,并根据优化参数搭建实验测试平台,结果显示该优化方案可实现金属转轴环境下46.7%的电能传输效率和250 kbit/s的信号传输速率,验证了所提优化方案的正确性与可行性。

水轮机调节系统与轴系耦合模型对系统参数的敏感性分析

抽水蓄能电站频繁地暂态过程对轴系振动有重要影响,建立一个能够反映水电机组暂态响应的调节系统与轴系的耦合模型对于研究抽水蓄能电站的安全运行至关重要。以拉日朗日公式推导的扭矩方程为纽带,构建了水轮发电机组调节系统与考虑多振动诱发因素的轴系系统的瞬态耦合模型。计算了甩不同负荷下轴系的动态响应过程,分析了发电机偏心质量以及发电机励磁电流对轴系暂态过程的影响。研究发现,甩去的负荷越多,轴系在动态响应的过程中振动越剧烈,甩30%负荷,甩60%负荷,以及甩100%负荷后,发电机转子在x方向上的振幅较甩负荷前分别增加了68.7%,109.3%,以及126.3%。发电机的偏心质量越大,水轮发电机组轴系在动态响应过程中的幅值越高,系统越不稳定,而励磁电流越大,轴系在响应过程中的幅值越小,越有利于系统稳定运行。本文的目的是为水轮发电机组调速系统-轴系系统瞬态耦合模型的建立提供一种方法,探讨和评价甩负荷下瞬态耦合模型的参数敏感性,保障机组暂态下的安全稳定运行。

半自磨机涨肚控制探讨

基于半自磨涨肚过程功率、轴压、顽石、介质与物料冲击衬板的声音变化,判断半自磨涨肚过程,针对涨肚过程的不同阶段,分析半自磨关键控制点,有效避免涨肚现象的发生,提高半自磨对矿石的适应性,促进半自磨磨矿效率的提升。