Sliding Mode Predictive Control of Main Steam Pressure in Coal-fired Power Plant Boiler

Since the combustion system of coal-fired boiler in thermal power plant is characterized as time varying, strongly coupled, and nonlinear, it is hard to achieve a satisfactory performance by the conventional proportional integral derivative (PID) control scheme. For the characteristics of the main steam pressure in coal-fired power plant boiler, the sliding mode control system with Smith predictive structure is proposed to look for performance and robustness improvement. First, internal model control (IMC) and Smith predictor (SP) is used to deal with the time delay, and sliding mode controller (SMCr) is designed to overcome the model mismatch. Simulation results show the effectiveness of the proposed controller compared with conventional ones.

Research on Measurements for Temperature and Stress of Pistons in Internal Combustion Engine

In both numerical simulation and experimental research for the piston of internal combustion engine, the verification foundations are always insufficient. The reason is the measurements for its transient temperature and stress under actual operation conditions are very difficult. A multi-channel measurement-storage technology is used in the engine bench experiment to measure the piston temperature and stress in real time. The temperature and stress changes in the engine operation process are obtained. They provide reliable instructive criteria for numerical analysis and experiment of the piston working state.

GT-POWER在内燃机设计中的应用

在计算机技术发展越来成熟的今天，利用计算机辅助工程人员进行设计能大大提高工程人员的工作效率，该文主要对GT—POWER在内燃机设计方面的应用进行介绍。在GT-Power中建立了一台涡轮增压发动机的仿真模型，并对仿真模型进行了校验，以对进气岐管的优化和不同压缩比对发动机性能的影响为例进行了简单探索。

“内燃机原理”课程研究型教学改革探索

在传统能源与动力工程专业的新工科改造背景下,结合“双一流”建设,打造“金课”建设,进行研究型教学课程改革探索,突出以学生为中心,侧重学习能力、认知能力、创新意识、解决实际问题能力的培养。通过探索传统课程“内燃机原理”的理论教学和实践教学相结合的研究型教学改革模式,充分发挥课程研究对象的特殊性,结合北京理工大学在内燃机领域的科研积累,将科研成果转化为教学案例融入研究型课堂,以案例式教学为主线实现理论教学和实践教学的融合,以达到培养学生实际能力的目的。

甲醇燃料在船舶内燃机动力中的运用

随着能源危机的日益加深和环保意识的提高,寻找替代传统燃料的可持续能源成为全球关注的焦点。甲醇燃料作为一种清洁、可再生的能源,具有燃烧效率高、排放少等优点,被广泛应用于船舶内燃机动力系统中。本文通过对甲醇燃料的特点和在船舶内燃机中的应用进行研究,分析了甲醇燃料在船舶行业的前景和挑战。

内燃兰金循环氨氢发动机热力学特征参数的模拟与分析

为实现氨氢燃料在内燃机上的应用,基于Cantera平台建立了氨氢燃料内燃兰金循环模型,进行了不同氨氢掺混比例、过量空气系数和喷水量等条件下内燃兰金循环氨氢燃料发动机燃烧过程数值模拟,从热力学循环效率和典型污染物排放两方面分析和评价不同边界条件对燃烧特性的影响。结果表明:过量空气系数和缸内喷水量增加分别提升热力学循环效率2.66%和7.00%,喷水的作用效果更显著;氨氢燃料燃烧终了排放污染物NOx主要以NO为主;缸内喷水有利于氨氢发动机氮氧化物排放量降低,应用喷水技术后,燃烧产物中NO和NO2的排放体积分数降低幅度达到37%。

基于甲醇燃料的航空燃料电池内燃机混合动力系统性能分析

为了实现航空碳减排的时代需求,亟需在航空燃料体系和航空动力系统方向实现技术革新。本文提出了基于甲醇燃料的航空燃料电池内燃机混合动力系统方案,甲醇通过机载在线催化重整制氢为燃料电池供氢,燃料电池和内燃机发出的电能带动电动螺旋桨进行工作。进行了模块化建模方法和混合动力系统性能仿真分析研究,结果表明:混合动力系统的发电效率达到了55%,相比甲醇内燃机有了15%绝对值的效率提升,有助于降低燃料消耗。进行了混合动力系统性能参数影响规律分析,结果表明:混合动力系统的效率随着压比的增大而提高,随着燃料利用率的提高而呈现先升高后降低的效果。进行了混合动力系统的?分析,结果显示:混合动力系统中?效率最高的部件是燃料电池,?损最大的部件是重整器。质量分析结果表明:混合动力系统的功率密度达到0.488 kW/kg。

绿氢内燃机及其在边无海岛地区的供电系统应用前瞻

氢内燃机实现依托内燃机完成零碳排放,其采用可再生能源制取的绿氢并结合储氢系统可以实现长期稳定能量输出。基于目前氢内燃机的关键技术和工作特性,该文创新提出将其应用于边远无人海岛地区(简称边无海岛)供电系统实现零碳发电。该系统通过氢内燃机替代柴油内燃机发电,制氢及储氢系统替代原有柴油和部分储能电池,达到充分利用边无海岛的可再生能源,实现海岛零碳可自身持续供能,摆脱外界输入能源依赖。该系统具备推广和应用前景,为未来边无海岛零碳自持供电系统建设提供参考。

基于CPA-FM-MEM磨粒分析的缸套-活塞系统健康状态评估

以内燃机典型摩擦副缸套-活塞系统为研究对象,设计和搭建内燃机缸套-活塞系统状态监测试验台。针对传统最大熵方法分析润滑油中磨粒监测数据存在的缺点,提出改进的分数矩最大熵方法(Fractional Moment Maximum Entropy Method, FM-MEM),并结合食肉植物优化算法(Carnivorous Plant Algorithm, CPA)对关键参数进行寻优求解。对润滑油中磨粒监测数据进行阈值划分,实现内燃机健康状态评估,然后将理论与试验相结合,以在线磨粒监测为主,从润滑油磨粒、理化指标以及表面形貌3个方面对内燃机缸套-活塞系统的运行状态进行监测,分析低速工况下缸套-活塞系统各个时间段的磨损健康状态及磨粒含量变化趋势,通过内燃机整机的在线磨粒监测试验,证明该方法可实现对内燃机缸套-活塞系统的实时状态监测。

火电厂碳捕集技术:现状、应用与发展

在“双碳”目标下,我国火电厂碳捕集技术取得了一定的进展。目前,碳捕集技术主要有燃烧前碳捕集技术、富氧燃烧及燃烧后碳捕集技术。首先,介绍3种碳捕集技术的发展现状、技术研究进展,并综合比较3种技术的优缺点及适应场景;总结国内外碳捕集示范工程项目;重点介绍化学吸收法吸收剂研究及节能降耗技术发展现状;最后针对化学吸收法技术发展面临的困难与挑战,提出未来碳捕集技术发展的三大方向:高效低能耗吸收剂研发、节能降耗工艺开发、脱碳系统自动化发展。

舰用柴油机技术特点及未来发展趋势研究

介绍柴油机的技术特点及其在舰船中的应用,详细阐述其优势、劣势与动力型式。重点阐述不同舰船对柴油机的技术特点要求,重点对其舰用柴油机未来发展趋势及当前动向进行展望。随着技术的逐步完善,柴油机将在军用舰船上发挥更重要的作用。

水翼船动力装置技术特点及未来发展趋势研究

本文介绍了水翼船的技术特点及我国水翼船行业的发展,以船舶动力装置为论题切入点,阐明了蒸汽机、汽轮机、汽油机、柴油机、燃气轮机、核动力装置及联合动力装置的技术特点,重点对柴油机及燃气轮机两类动力装置在水翼船领域的应用及发展进行了研究。柴油机具有较高的经济性及技术成熟度,曾长期在水翼船动力领域占据重要地位,但考虑到当前水翼船动力性及轻量化等方面的特性要求,航空改型燃气轮机目前在水翼船上有着更好的应用前景。

船舶电站发电原动机技术特点分析及选型研究

该文概要介绍船舶电站及其对发电用原动机的技术要求,相应阐述汽轮机、柴油机及燃气轮机等几类热力发动机的技术特点,重点对几类发动机的技术特点进行对比,并对其在船舶电站发电原动机领域的应用前景及选型进行分析。柴油机工作效率高,无需锅炉和冷凝器等设备,在船舶电站领域有着广泛的应用。无论哪一种船舶,应急发电机组都用柴油机作为原动机。汽轮发电机组运转稳定且功率较高,但由于辅助设备较多,致使工作可靠性较低,因此,为实现快速备航和提高生命力,也需要安装柴油发电机组作为备用机组。燃气轮机具备尺寸小、重量轻的优势,由于技术和经济性等原因,目前除少量军用舰船外,少有民用船舶采用燃气轮发电机组,但考虑到其技术优势,仍有一定的发展前景。

基于船舶总能系统及余热利用的主机选型研究

以主推进发动机(又称“主机”)的定义及类型作为切入点,本文介绍了汽轮机、柴油机及燃气轮机等几类常规热力发动机,以及相关联合动力装置的技术特点。考虑到对民用船舶的经济性要求,开发充分利用余热的总能系统势在必行,从几类主机的技术特点出发,重点对其在总能系统中的应用可行性进行了分析。就目前而言,燃气轮机虽然单机热效率较低,但由于具有较高的排气温度及较大的流量,在船舶总能系统领域有着较好应用前景。燃气轮机与汽轮机联合组成的燃气-蒸汽联合动力装置(COGAS型联合动力装置)能显著提升系统热效率,达到与低速柴油机相近的水平。

大功率内燃机低合金高强度结构钢车底架焊接裂纹控制研究

为研究大功率内燃机车底架焊接裂纹的控制方法,以Q460E材质车底架为研究对象,对一种常用药芯焊丝频发结晶裂纹的主要原因进行分析,借助实心焊丝ER50-6作为打底对这种常用药芯焊丝的焊接工艺进行改良。结果表明:常用药芯焊丝中Ni含量的高低可以直接影响焊道裂纹出现的频率,加入实心焊丝ER50-6作为打底并采用不同工艺优化后,焊接表面裂纹率可以由37.7%降低为5.1%。

坦克装甲车辆动力装置技术特点及选型研究

动力装置是坦克装甲车辆实现全域和机动作战的核心部件,其性能和可靠性至关重要。在常用热力发动机中,燃气轮机具有高比功率、低机油消耗等优点,但制造成本和燃油消耗率高,主要应用于美国M1型和俄国T-80坦克。目前,坦克装甲车辆动力型式仍以高增压柴油机为主,燃气轮机尚无法取代。汪克尔发动机因功率和密封性问题发展受限,绝热发动机虽有前景但需材料研究突破。Strv103型坦克的双主机动力型式类似水面舰船的柴-燃联合动力装置,但因复杂性高未广泛推广。油电混合动力型式是新型坦克的重要发展方向,同时液压自由活塞发动机、摆盘式发动机等新型动力装置也在研究中,有望提升坦克动力性能。总之,坦克装甲车辆动力装置需具备良好动力性能、高可靠性和适应性,以满足现代战争对地面突击装备的需求。

用于芯片工厂的模块化高频UPS的配电拓扑分析

本文论述了用于极高可靠性供电要求的场合如芯片工厂的配电架构改良,单独内燃机驱动的柴油发电机组(下文简称柴发)作为后备电源进行供电保障优化为结合储能以及不间断电源(Uninterrupted Power Supply,下文简称UPS)相组合的供电保障,UPS的接线拓扑分析以及采用预充磁装置对优化的拓扑进行进一步改良。

计及进排气效应翼身融合布局机体—动力装置气动干扰研究

高气动效率是翼身融合布局获得竞争优势的关键因素。为有效抑制动力装置对该布局气动效率的不利干扰,需对适用于翼身融合布局的动力装置布置形式进行深入研究。本文采用计算流体力学(CFD)技术和可计及进排气影响的动力短舱模型,对某翼身融合—背撑发动机构型进行了精细内、外流耦合数值模拟,研究了巡航点附近动力装置和翼身融合机体之间的气动干扰特征。研究结果表明,相对于孤立翼身融合体构型,全机构型的翼身融合体部件升力系数大幅降低,阻力显著增大,短舱溢流在机身上形成的高压区是升力系数降低的主要原因;转速增大,发动机对机身边界层抽吸效应增强,翼身融合体部件升力系数降低量明显减小;在低转速状态,短舱无发动机喷流部件的唇口吸力效应较强,转速增大至接近全转速时,吸力效应被抵消,该部件产生阻力。

O_2/CO_2气氛煤粉燃烧及固硫特性研究

该文利用热重法分析了O2/CO2、空气两种不同气氛下煤的燃烧特性,得出与空气条件相比,O2/CO2条件下煤的着火及燃尽温度有明显降低、燃烧特性指数提高的结论,即O2/CO2气氛可改善燃烧过程、优化燃烧特性。同时通过对两种情况下煤粉燃烧钙基脱硫特性的比较,发现较高浓度的CO2 气氛可阻止石灰石的分解,其硫化反应机理与传统方式下不同,脱硫效果有较大提高,并且这种优势在一定范围内随温度的升高以及CO2体积含量的增加而愈加显著。由此得出,O2/CO2气氛不仅有助于煤粉燃烧而且可以有效地提高脱硫效率,克服了传统空气方式下高温脱硫效率低的缺点。

内燃式机械-液压双元动力系统方案

提出了一种内燃式机械液压双元动力系统(MHBPS),该系统集成了内燃机与柱塞泵技术,可以同时输出机械液压双元动力,或变换地输出机械、液压两种动力之一,特别适用于工程机械等具有多作业功能的车辆及负荷率严重不合理、制动能浪费严重的城市车辆。针对3种典型的MHBPS,着重论述了系统方案和工作特点。对MHBPS的3种典型应用进行了分析。