燃料电池空压机气磁悬浮系统的协同控制研究

针对燃料电池空压机目前存在的驱动和支承问题,提出一种箔片动压轴承和动力磁轴承一体化的气磁悬浮型空压机。基于空压机的结构组成,建立空压机磁悬浮支承力、气悬浮支承力以及空压机转子动力学数学模型;基于燃料电池空压机转子系统动力学模型的状态空间方程,设计抗干扰强的协同控制器,并对它进行了转速、驱动转矩、转子悬浮位移以及电磁调节力等关键物理量的仿真分析。结果表明:协同控制在响应、抗干扰以及鲁棒性方面的控制优于PID控制。基于协同控制和PID控制建立了控制实验平台,并对空压机转子的气磁悬浮进行分析,进一步验证了协同控制具有优良的控制效果和良好的控制性能。

涡轮压缩膨胀机的设计与性能分析

随着人们环境保护意识的加强,天然工质制冷剂重新受到研究人员的关注。空气是一种安全且对环境绝对友好的天然制冷剂,未来,压缩空气制冷循环有望成为传统蒸气压缩制冷循环的潜在替代品。压缩膨胀机作为压缩空气制冷的核心部件,其工作效率对机组性能有直接影响。为了设计出能够配合膨胀机高效工作的离心压缩机,需要对传统的设计方法进行一些修正。本文将质量、动量、能量守恒与射流尾迹区理论相结合,并将传统的离心压缩机相关参数推广到较低压力的范围中,提出了一种与现有的涡轮膨胀机相匹配的离心压缩机几何参数的设计方法。使用该方法为现有的膨胀机设计了对应的离心压缩机,并利用其他学者分析过的离心压缩机模型对该方法进行验证,利用计算流体力学方法(CFD)对压缩膨胀机变工况下的工作性能及对膨胀功的利用率进行模拟分析。按本方法设计的离心压缩机在设计工况下能够以高于92%的效率利用膨胀机的输出功。在变工况条件下能够以高于88%的效率利用膨胀机的输出功,并且在设计质量流量附近能够顺利运行。

压缩空气储能技术研究现状及发展趋势

[目的]压缩空气储能具有储能容量大、安全性高、寿命长、经济环保、建设周期短等优势,是未来和抽水蓄能相媲美的长时储能技术,成为未来储能重点布局的方向。在此背景下,文章通过对压缩空气储能技术现状进行综述,分析不同压缩空气储能技术的工作原理、面临挑战及解决方案,以期对压缩空气储能技术的发展提供参考。[方法]文章首先对压缩空气储能技术原理进行了介绍;对系统中的压缩机、透平膨胀机和换热器等关键设备进行了阐述,分析了大规模压缩空气储能用的关键设备;并从地面关键工艺技术和地下储气设施两个角度介绍了大规模压缩空气储能系统的常用关键技术、发展现状及工程案例;最后对压缩空气储能技术的未来发展趋势进行了分析。[结果]结果表明:蓄热式压缩空气储能是当前国内的主流技术,且高温储热成为未来压缩空气储能发展方向,也是压缩空气储能提高效率的重要途径。同时,系统关键设备和技术优化、成本降低、应用场景发展等方面尚有一定改进空间。[结论]压缩空气储能作为一种长时储能,对未来构建新型电力系统具有重要的支撑作用。

风冷螺杆空压机测试系统及环境参数对性能影响研究

针对大型风冷螺杆空压机散热量大,会使周围环境温湿度迅速发生变化的特点,设计了一种局部排风的空压机性能测试系统,并探究环境参数变化对空压机容积流量和比功率的影响。结果表明:测试环境温度均匀性能达到0.5℃以内,空压机进气口温度波动度在±0.3℃以内,确保了测试环境的稳定性;空压机的容积流量受环境温度和相对湿度的耦合影响,空压机处于低环境湿度时,相对湿度影响更大,处于高环境湿度时,则相反;空压机的比功率随着测试环境温度和相对湿度的增加而增大,受环境温度的影响更大;在测试范围内,环境相对湿度为50%,温度为20℃时,空压机性能最好。研究结果可为根据实际运行环境选定空压机提供一定的理论指导。

电力系统稳定器在PTA装置空压机组的仿真应用分析

为了解决大型余热发电机组受工艺生产波动影响,系统稳定性差的问题,提出了引入电力系统稳定器(PSS)作为励磁调节器的附加控制。介绍了PSS的类型与特点,并选择PSS4B作为控制模型,基于300万吨PTA项目空压机组实际参数,采用Matlab/Simulink软件模拟发电机在不同工况与扰动条件下的运行情况,仿真结果验证了PSS4B的有效性。

蒸汽动力空压机代替电驱动空压机的可行性分析

针对空压站耗电量大的问题,探讨了将空压站系统中电动离心式空压机替换为蒸汽动力式空压机,由厂区蒸汽驱动的吸收式制冷机向压缩热再生吸附式干燥机的冷却器提供制冷量的可行性。该方案可有效利用厂区余热产生的蒸汽,降低电力消耗和运营成本。但是蒸汽计算成本对系统收益影响较大,对于需要大量压缩空气且有较多余热可利用产生蒸汽的工业生产场所,蒸汽动力空压机代替电驱动空压机是一种可行的选择。

空压系统节能优化改造运行总结

针对空压系统的能耗高、压缩空气品质低等问题,经过数据分析和技术对比,采用离心式空压机、零气耗干燥机等新设备对空压系统进行优化节能改造,实现了卓越运营。

基于STM32单片机的工频空压机改造及其节能控制系统设计

工频空气压缩机(以下简称工频空压机)因不能调整电动机的转速而无法调节气体输出量,在负荷变动较大时,易造成能源浪费。因此,基于STM32单片机,设计一套空压机多机控制系统(包括变频机、工频机),对工频空压机进行变频改造,并利用物联网实现远程数据采集、控制及数据保存等功能,以减少压缩空气的浪费,提高电能的利用率。

振荡与瞬间过载情况下空压机组启动功率智能控制

为解决工业空压机组启动过程中储能变流器出现振荡和瞬间功率过载问题导致功率不平衡的问题,该文设计一种空压机组启动功率稳定自动控制方法。根据空压机软启动过程中,空压机组功率因数角的变化规律,使用变点分组法对采集到的功率因数角的离散程度进行划分,利用功率因数角闭环反馈对动态过程的触发角进行补偿,解决振荡问题。为了防止储能变流器过载的问题,通过计算有功功率损耗、增益、损失能量等指标,引入恒功率控制来保持输出功率的稳定性,通过调节稳定控制参数并实施自适应模式转换,实现空压机组在不同工况下启动功率稳定输出的自动化控制。实验分析表明,设计的方法功率稳定化控制精度高、响应迅速,拥有较大的应用优势。

燃煤电厂压缩空气集中供应技术路线对比分析

针对燃煤电厂开展压缩空气集中供应的综合能源项目,分析了商业市场,空压机本体及驱动的技术路线,指导电厂根据市场需要优化开展空压机及驱动方式选型设计和安装实施。结果表明空压机设备选型时需要充分考虑压缩空气的可靠性、稳定性要求,以满足客户需求。空压机型式与容量的确定应遵循经济性、安全性等原则。项目设计应考虑排气压力、排气量、压缩比,以及用气高峰、平均用量、低谷用量、压缩空气品质要求等因素。

双冷水式机房空调自然冷却应用的节能分析

为了探索我国各地双冷水式机房空调自然冷却应用的节能潜力,给出了一种双冷水式机房空调自然冷却应用系统架构并分析了其运行模式。建立了双冷水式机房空调与冷水式机房空调的对比分析模型,利用当量压缩机耗电量对双冷水式机房空调的自然冷却应用进行了节能计算分析。结果表明:双冷水式机房空调直接利用冷却塔自然冷却的应用方式具有广泛的适用性;节能效果在可充分利用自然冷却地区越发突出,在不考虑水资源紧张的前提下节能率由高至低依次为西北、东北、华北、云贵高原、华东、川渝、华中及华南地区,其中西北地区绝大部分城市的节能率超过80%;通过采取节能优化措施可进一步提升双冷水式机房空调在水资源丰富、自然冷源相对贫乏的华南地区的节能效果,节能率提升值可达14.1%~20.5%。

基于PLC技术的电厂空压机机械化自动启停控制方法

传统电厂空压机人工启停控制方法并不利于资源节约,开展机械化、自动化启停控制研究具有重要意义。为解决传统方法存在的问题,提出基于PLC技术的电厂空压机机械化自动启停控制方法。根据电厂多台空压机联控模型,设计空压机的启停规则;设计基于PLC技术的电厂空压机启停模糊控制器,将控制器输入、输出变量实行模糊化处理后输入启停模糊控制器中,完成空压机的机械化自动启停控制。实验结果表明,所提方法的电厂空压机机械化自动启停控制准确度更好,实际应用效果佳。

变频软启动系统在空压机大功率电机控制中的应用

以某冶金企业空压机控制系统改造为背景,根据原控制系统的故障情况和启动困难问题,提出变频软启动系统的改造方案。从硬件和软件角度进行分析设计,并将其应用与空压机大功率电机控制中。结果表明,运用变频软启动系统能够提高生产效率,降低生产成本,具有显著的经济性。

干湿空气对空压机功耗影响分析

通过建立理想的空压机模型,对压缩机进口分别采用干、湿空气时所消耗的功率进行了比较分析,研究结果表明:相同条件下湿空气功耗大于干空气,相对湿度越高,压缩能耗的浪费就越大。最后提出了除湿节能的基本措施。

医用分子筛制氧机能耗分析

目的计算分子筛制氧机制取富氧气体的单位能耗,评价其实际运行成本。方法通过空气压缩机机组输入比功率和分子筛输入输出比,计算理论耗电量,然后根据对卸载、干燥等实际影响因素的分析,计算各因素对耗电量的影响因子,并通过实际测试进行验证。结果在理想状态下制取1 m3富氧气体,耗电量为1.54-1.87 k Wh;在不考虑增压机耗电量的情况下,分子筛制氧机制取1 m3富氧气体的实际耗电量不低于2 k Wh。结论分子筛制氧机单位能耗大,更适用于使用汇流排供氧的医院。

飞机辅助动力装置引气特性计算方法

作为飞机环控系统与主发动机起动的气源,以目前广泛应用的带负载压气机结构APU(Auxiliary Power Unit)为研究对象,进行引气特性计算模型与计算方法研究。首先介绍了APU结构与引气工作特点,然后分析了建模时喘振控制阀SCV(Surge Control Valve)控制方法与APU共同工作机理,最后采用部件法建立了该类型APU引气计算数学模型。以某型APU为对象进行数值仿真并与实际试车数据比较,计算误差小于3%,表明所采用的建模方法是正确的,所建立的模型能够满足工程需求。

压缩空气系统气动效率研究

研究了驱动气动工具、气动元器件系统的压缩空气能量传递过程,结合PV图示方法进行了热力学分析,精确计算各种情况的压缩空气有效能量,给出一般动力压缩空气系统气动驱动效率。用PV图示直观展示系统气动能源效率状况,促进重视压缩空气系统节能工作,合理、高效地使用压缩空气。

动力用空气压缩机能源效率探讨

分析了压缩空气的能量过程、动力用空气压缩机整机的能源效率和压缩空气的做功能力,提出输功效率作为考核空气压缩机的转化能源效率。指出几种空气压缩机效率只有10%左右说法是错误的。

矿井压风机的数字化励磁电源

采用 8 0C1 96KC单片机对煤矿压风机励磁电源的触发装置进行改造 ,实现了励磁电源的数字化 ,很好地解决了原模拟控制电路存在的各种问题 ,经现场运行证明 ,该控制器集成化高、调试维护方便。

分析法解析空气压缩能量过程

用热力学第二定律,分析了空气被压缩和压缩空气做功的能量转换;说明了空气压缩机工作是压缩功置换为压缩空气能量(有效能)的过程,改变了空气能量的"质"。