大提离钢轨电磁热成像检测方法研究

针对实际钢轨电磁热成像检测,由于存在振动和轨道表面不平整因素,需将激励线圈布置在较大的提升距离,以确保钢轨检测过程的安全性和可靠性。然而,由于提离效应,大多数电磁热成像激发线圈的提离距离被限制在10 mm以内,缺乏对大提离钢轨电磁热成像检测方法的研究。因此,该论文通过分析现有电磁热成像检测的提离局限,设计了适用于大提离条件的蛇形导磁体线圈,然后通过理论、仿真和实验分析合适的大提离距离,提出一种基于该激励线圈的大提离钢轨电磁热成像检测方法,并在提离为30 mm、检测速度为1 m/s的条件下对6种不同尺寸的钢轨缺陷进行实际检测。结果表明,该文提出的大提离钢轨电磁热成像检测方法针对6种缺陷均能检出,且缺陷在热图中较为明显。

U型线圈检测发电机励磁绕组匝间短路性能分析

励磁绕组匝间短路故障在汽轮发电机中具有较高的发生率,对该故障进行灵敏、快速和可靠诊断可以防止故障恶化、降低故障查找成本。本文分析了励磁绕组匝间短路的磁场特征,介绍了U型检测线圈法检测励磁绕组匝间短路的基本原理,通过有限元仿真模拟汽轮发电机额定负载工况,在转子各槽设置不同程度匝间短路故障,获取安装于不同位置的U型线圈的感应电压,进一步提取电压谐波特征以及时域脉冲波形变化规律,比较了U型线圈处于不同位置的检测效果,为U型线圈的安装提供了可靠的数据支持。

基于环型线圈互感计算的WPT系统设计研究

为解决自主水下航行器能源补给环节存在的问题,提出一种用于准确预估磁耦合器环型线圈的互感计算方法,并基于此方法设计了一种大功率、高效率的无线电能传输(WPT)系统。实验结果表明,提出的互感计算方法准确有效,并且所设计的WPT系统可以实现能量的高效稳定传输。这项研究为自主水下航行器的高效能源补给提供了科学参考,具有重要的实际应用价值。

基于刀片式激励线圈旋转的脉冲涡流探头

脉冲涡流检测裂纹时,微裂纹在感应涡流中产生的扰动微弱,检测信号的信噪比低;另一方面,单向扫查下的常规脉冲涡流探头难以获得多向裂纹检测的最大灵敏度和判断裂纹方向。提出一种采用机电旋转脉冲涡流激励线圈的检测方法,实现了多方向微裂纹的高灵敏度检测。刀片式激励线圈具有明显的聚磁性与方向性,机电旋转激励线圈后可以获得不同转角下的接收信号,将该接收信号与基准信号进行差分,提取出微小的峰值变化量,得到角度与峰值变化量之间的图谱。试验验证与测试结果表明:基于刀片式激励线圈在空心接收线圈内旋转的脉冲涡流探头不仅具有亚毫米级裂纹深度区分的检测能力,且能有效分辨裂纹方向,误差为±5°。

热轧U型冷却对带钢组织性能影响研究

410LA是用途广泛的汽车结构件,马钢在生产410LA初期出现头中尾性能差异大的现象,钢卷沿长度方向力学性能分布不均,头部、尾部的强度偏差较大,中间强度相对稳定。通分研究分析发现头部、中间、尾部位错强化、细晶强化以及析出强化效果不同,导致了钢卷不同部位的强化差别较大。本文通过热轧U型卷取工艺的开发投用,对带钢卷取温度进行差异化控制。试验结果表明热轧带钢头尾50米卷取温度进行50~100℃的补偿,降低了头中尾性能差异,能够显著提高钢卷性能的均匀性,屈服强度波动值由120 MPa降至40 MPa,抗拉强度波动值由70 MPa降至20 MPa。采用热轧U型冷却工艺还解决410LA因头、尾强度波动太大导致的酸轧厚度波动大、头尾板形不良等问题,提高冷轧工序生产和使用过程的稳定性。

不同螺旋缠绕异形管换热器壳程性能数值研究

缠绕管的形状对螺旋缠绕管换热器的传热能力有重要影响,本文建立了具有不同截面形状的螺旋缠绕管换热器模型,数值研究了八种不同截面形状的缠绕管对螺旋缠绕管换热器壳程流动与传热性能的影响。相比于传统圆管,三叶管和水滴管对壳程流体造成的扰动较大,增强了螺旋缠绕管换热器的综合换热性能,而三叶管则具有最大换热能力。进一步分析了不同冲刷方式对螺旋三叶管换热器和螺旋水滴管换热器壳程性能的影响,结果表明:在相同的进口工况下,螺旋三叶管换热器壳程努塞尔数相比于传统圆管提高了11.8%~15.5%,阻力系数增大了41.9%~49.6%;螺旋水滴管换热器壳程努塞尔数相比于传统圆管提高了2.8%~4.3%,阻力系数增大了3.2%~6.8%;在雷诺数为2 603~5 206的工况条件下,管截面与流动方向夹角为0°的三叶管换热器综合换热性能最好,而管截面与流动方向呈逆流形式的水滴管换热器综合换热性能优于顺流形式。

建筑用高分子防水卷材防水可靠性评估方法

通过评估现有防水卷材的防水可靠性,可以为改进防水卷材提供依据。提出建筑用高分子防水卷材防水可靠性评估方法,首先选取耐老化、粘结性能和抗剪性能作为可靠性评估指标;其次,通过S型曲线标准化处理防水可靠性评估指标;最后在专家动态权重法中引入三角模糊数,计算防水可靠性指标的指标值,并利用物元可拓评价方法建立高分子防水卷材防水可靠性评估模型,完成建筑用高分子防水卷材的防水可靠性评估。实验结果表明,所提方法具有较高的评估精度。

基于电磁力的机翼非接触式加载试验平台特性研究

目的研究分析基于电磁力的非接触式翼面加载的可行性与适用特点。方法利用多匝铜线绕制的驱动线圈,通入大电流产生强磁场,柔性线圈贴附于机翼表面,柔性线圈中的电流与强磁场相互作用产生较大的电磁力,实现对翼面的稳定加载。建立电磁力加载仿真计算模型,基于该模型分析不同线圈结构时电磁力特性,并设计力学加载平台,开展试验测试。结果对比了柔性线圈和薄铁片2种电磁力加载方式的不同,柔性线圈产生的电磁力比薄铁片小,但具有更好的线性度和可控性。上下布置2个驱动线圈能产生更大电磁力,但需要使2个驱动线圈电流方向相反,电流方向相反时产生的电磁力比方向相同时增强了16倍。减小驱动线圈间距,使柔性线圈靠近驱动线圈,也能显著提高电磁力。开展了力学加载平台试验,柔性线圈产生的电磁力达到57 N,并可持续加载320 s。结论通过试验验证了提出的基于电磁场非接触式翼面加载的可行性,柔性线圈易贴附于机翼表面,可为复合材料、复杂翼形的力学加载测试提供一定参考。

卷取温度对冷轧结构级产品组织和性能的影响

本文通过产线试制和实验室模拟相结合的方式,研究了卷取温度对350 MPa级结构级镀锌产品退火后组织和性能的影响。结果表明:卷取温度从560℃提升至600℃,热轧基料第二相组织比例降低19.5%,性能下降约20 MPa,冷硬组织退火过程中的性能转变趋势温度降低20℃,使得退火工艺窗口左移。低温卷取钢卷的冷硬强度更高,且随着退火温度升高,其强度降低梯度更大,这是由于低温卷取钢卷积累了更高的位错密度和形变能,在退火初期再结晶速率更快。随着退火温度升高,第二相纤维组织逐渐消失,两种卷取温度钢卷的强度和延伸率趋于一致。基于试验结果进行的产线试制表明,提高卷取温度可以有效改善热轧基料的板形,减少边部浪形,降低冷轧生产风险,并使退火后产品性能分布范围收窄,性能控制稳定性增强。

线圈形状及几何参数对电涡流传感器性能的影响

针对电涡流传感器探头线圈形状及其参数对传感器灵敏度和线性范围的影响问题,本文以Biot-Savart定律为基础,推导了具有梯形截面的矩形柱线圈和圆形柱线圈对称轴上任一点的磁场分布,确定了在以位移为检测量的电涡流传感器中采用圆柱线圈更合理,并通过有限元法研究和分析了在线圈匝数密度不变和变化2种情况下圆柱线圈内径、外径、厚度、截面形状(矩形、梯形和倒梯形)对传感器灵敏度和线性范围的影响,为合理选择线圈参数和优化传感器性能提供参考。

新型横向磁通感应加热线圈

由于横向磁通感应加热装置依然存在装置出口处沿带材宽度方向上带材表面温度分布不均匀的问题,制约其工业应用。感应加热器线圈形状和位置对带材表面涡流分布、温度分布和电磁力分布都会产生重要影响。本文提出一种新型横向磁通感应加热线圈结构,并在同等输入电流、相同规格被加热带材和同等气隙厚度条件下,与两种典型线圈结构进行比较。利用有限元方法进行三维仿真计算得到的运动带材表面的磁感应强度、涡流、热源和温度分布说明本文提出的感应线圈结构在保证效率的同时能够获得更为均匀的出口温度,为新型带材横向磁通感应加热装置的制作提供了理论依据。

大功率无线电能传输系统能量发射线圈设计、优化与验证

如何对电磁线圈进行合理的设计及优化是无线电能传输系统设计时需要解决的关键问题之一。本文提出了无线电能传输系统的直接场路耦合算法模型,并通过参数求解的方法计算了不同半径的单匝线圈空间磁场及电路参数的整体变化趋势,从而得出与线圈设计相关的指导原则。然后根据大功率电磁耦合谐振式无线电能传输系统的特点设计了三种不同结构发射线圈,计算了电气特性并通过实验进行验证。实验结果表明,五组并绕盘型线圈与其他结构线圈相比具有更低的电感量与更高的谐振频率,并且实际工况下中心轴向磁场强度与沿轴向磁场较大,适合作为发射线圈形式。通过采用本文分析方法可有效避免设计和试验的盲目性。

励磁线圈磁场约束金属射流变形的作用机理研究

为探究励磁线圈磁场对金属射流变形的作用机理,提出了励磁线圈脉冲磁场作用下,金属射流中感应电流密度、磁感应强度及电磁力密度分布的理论模型,建立了励磁线圈约束金属射流的有限元模型,进行了电磁-温度-结构多物理场耦合分析,最后进行了试验验证。结果表明,励磁线圈磁场能够对金属射流进行有效约束,电磁力做功和欧姆热效应的累积,引起金属射流发生有效变形,使金属射流整体更加均匀,进而可延缓金属射流劲缩部分断裂的过程,增强破甲弹对目标的侵彻穿深能力。

横向磁通感应线圈结构研究

与纵向感应加热相比,横向磁通感应加热具有加热频率低、无功功率小、线圈不围绕工件尤其适合连续金属热处理过程的特点。然而,横向磁通感应加热装置出口处沿带材宽度方向上带材温度分布依然存在不均匀的问题,制约了其工业应用。本文对不同线圈结构的横向磁通感应加热器进行磁热耦合仿真研究,分析了线圈凸出部分、线圈宽度、线圈拐角以及线圈与带材边缘相交长度等结构参数对感应器出口处带材温度分布的影响。总结影响温度分布的关键因素,提出一种能够获得更为均匀的出口温度的新型横向磁通感应加热线圈结构,为新型带材横向磁通感应加热装置的制作提供了理论依据。

邯钢CSP线卷形缺陷分析

介绍了邯郸钢铁股份有限公司CSP生产线上常见的错层、折边、塔形、塌卷等卷形缺陷的特征,分析了缺陷产生机理,并提出了相应的预防措施。

功能磁刺激中线圈的改进

目的改进功能磁刺激中的线圈 ,解决影响线圈刺激特性的主要因素 :兴奋点的确定和聚焦性。方法用法拉第定律计算线圈的感应电场分布。结果当神经和 8字形线圈的手柄垂直 ,并且和线圈边缘相切时 ,感应电场的一阶导数极大值点不随线圈的半径和刺激深度变化 ;用组合线圈可以减小目标点以上区域电场的一阶导数值。结论对于 8字形线圈 ,和传统的刺激方法相比 ,使用新方法易于确定兴奋点位置 ;

超强吸水树脂与原土混合作为地源热泵回填材料的实验研究

将超强吸水树脂混合于原土中作为回填材料,在制热工况下分别对使用螺旋盘管、U型管地下换热器时地源热泵系统的性能进行了实验研究,得出了系统的性能变化曲线。实验结果表明,超强吸水树脂与原土混合作为回填材料能够增大地下换热器的换热量,提高地源热泵系统的效率和稳定性,适合于在干旱、岩土体非饱和及地下水位较低的地区应用。

一种高压电子式电流互感器在线校验系统

电子式互感器由于具有数字量输出、测量频带宽等优点而应用的愈加广泛,但由于是新兴技术,与传统互感器相比故障率高,因此需要缩短校验周期。传统校验方式需要线路停电,操作复杂且会造成停电损失。针对这些问题,本文提出一种高压电子式电流互感器的在线校验方法。在线校验时,高精度标准电流互感器和在线操作方式是研究的关键。设计了一种包含钳形铁心和钳形空心线圈的钳形双线圈作为标准互感器,校验时,通过分析比对两种线圈的输出特性,实现钳形双线圈准确度的自动校准,保证了校验系统的精度。在线操作时采用地电位作业法,利用绝缘操作杆将钳形双线圈接入高压母线,操作简单安全。国家高电压计量站检定及现场运行结果证明:该在线校验系统精度可达0.05级。

高温超导环向场D型线圈的电磁设计

随着高温超导材料和应用技术的进步,采用高温超导技术已成为未来磁约束核聚变装置的发展方向。以ITER托卡马克环向场磁体为研究和应用对象,采用YBCO带材进行了小型高温超导环向场D型线圈的电磁设计,分析了在带材的总用量一定的情况下,线圈的个数和布局对环向场磁体的临界电流、磁场强度及位形的影响,探讨了高温超导环向场磁体的电磁设计方法和技术要点。

可控硅控制三相五柱式消弧线圈的工作原理及波形分析

介绍了三相五柱式消弧线圈的补偿原理， 该消弧线圈在结构上突破了传统消弧线圈的模式， 将传统的接地变压器和消弧线圈有机地结合成一个整体． 三相五柱式消弧线圈通过可控硅调节副边电感电流， 实现对电网对地电容电流的自动跟踪补偿． 对三相五柱式消弧线圈的波形进行了分析计算．