气体循环泵国内外研究现状

气体循环泵是燃料电池系统中关键元器件,能为系统提供动力氢气和氧气,满足电化学反应足够的气体压力要求。本文以氢气循环泵和富氧循环泵为研究对象,详细介绍了其工作原理,简述了不同型式气体循环泵的优缺点,分析了国内外研究应用现状并对比了差距,指出了国内目前存在的短板问题,得出了产业链和关键核心部件需要完善突破的结论,为今后气体循环泵的国产化研究提供了方向。

清洗段碱液循环泵的故障分析及改进

本文分析阐述了碱液循环泵在连续退火机组清洗段生产使用中出现的循环泵机械密封漏液、泵体轴承损坏、循环泵泵轴断裂等故障。为解决这些问题,详细分析了出现这三种故障的具体原因,循环泵机械密封漏液是因为碱液杂质多导致机械密封石墨环损坏、机封装配过程有杂质进入机械密封内;泵体轴承损坏是由于碱液进入轴承箱导致轴承润滑不良、原设计轴承选型不合适;循环泵泵轴断裂是由于循环泵轴承频繁损坏,轴承损坏后泵转动不平衡导致的。针对以上主要故障采取的有效改进措施:在循环泵机封和轴承箱之间加装挡水环,选择能够承受轴向窜动的角接触球轴承、后置改为双轴承,提高循环泵装配精度和清洁度。改进后循环泵的问题得到解决,泵的使用寿命大大提高。

核电循环泵行星齿轮热弹流润滑研究

核电齿轮箱的良好润滑性能是核电循环泵可靠运行的重要保障,充分考虑齿面形貌和齿廓修形等因素对内/外啮合齿轮副的影响是准确评估其润滑特性的前提。建立典型工况下核电循环泵行星传动系统斜齿轮热弹流润滑模型,首先将斜齿轮副的啮合状态几何等效为圆锥滚子的接触问题,然后考虑斜齿轮接触变形和齿廓偏差,计算得到内/外啮合齿轮副接触区域不同位置的油膜厚度、承载压力、摩擦应力和闪温等参数。考虑齿面磨合作用,采用移动平均滤波方法对未经磨合的初始形貌进行光滑处理,分析了齿面形貌对润滑行为的影响,最后采取齿廓修形改善润滑特性。结果表明:粗糙度和齿廓修形均会对润滑特性产生明显的影响,齿面粗糙形貌会造成油膜厚度减小,进而影响其润滑特性,弱化润滑油膜的承载能力;通过齿廓修形可以改善齿轮啮合边界处的几何过渡,降低该区域的应力集中和表面温度,从而明显改善啮合线终端的润滑状态。

燃料电池凸轮式氢气循环泵内流场仿真与气动特性研究

为降低燃料电池氢气循环泵运行产生的振动及噪声,基于凸轮式氢气循环泵基本理论,建立某循环泵内流场CFD仿真模型,通过仿真分析得出:随着转速增加循环泵的实际排气流量逐渐增大;理论排气流量与数值模拟结果误差低于4.4%,可以较准确地反应氢气循环泵内部气体脉动的规律;当转速在8000 r/min时内泄漏量最小,容积效率最大,氢气循环泵的转速影响内泄漏量从而影响容积效率;压力脉动频率与转速负相关,压力脉动强度与转速正相关。因此,需选择合适的额定转速,避免因转速过高造成工作效率降低。

用于催化裂化装置强制循环泵的三元导叶设计方法及性能分析研究

强制循环泵是催化裂化装置烟气热量回收系统中重要的水循环动力设备,蜗壳为半球形结构带导叶的LUV型泵是一种广泛应用的强制循环泵,其导叶结构对泵的性能有着至关重要的影响。本文针对强制循环泵二元导叶在不同叶高处的进口叶片安装角与水流角不匹配的问题,发展了采用后盖板和前盖板的叶片中弧线角度分布和叶片厚度分布来构建叶型的三元导叶叶片结构设计方法,并数值研究了导叶后盖板和前盖板处进出口叶片安装角对泵额定工况效率和内部流动特性的影响。结果表明:随着前后盖板叶片进出口安装角中一个变量的增大,额定流量点效率均先增大后减小;设计的三元导叶方案比二元导叶方案在额定工况下的效率提高了0.9%;后盖板附近的叶片安装角与水流角的匹配性对泵的效率起到了更加重要的作用;三元导叶方案在后盖板附近0.1叶高截面上进口水流角与叶片安装角的匹配关系得到改善,此截面上的旋涡区减少,导叶内的能量耗散减小。

火电厂脱硫循环泵叶轮的冲蚀磨损数值分析

火电厂脱硫循环泵叶轮易受腐蚀性浆液冲击腐蚀而失效,为进一步研究现实工况下叶轮发生冲击腐蚀的影响因素及规律,采用CFD数值模拟的方法,基于稠密离散相(DDPM)模型对循环泵叶轮在不同固相颗粒粒径和不同固相颗粒体积分数工况下进行数值模拟。结果表明:当粒径d<0.20 mm时叶片工作面冲蚀量增长速率最快,达到了38%,随着粒径增加,工作面上的冲蚀位置向后盖板处偏移,且叶片进口边出现冲蚀量极值。在不同颗粒体积分数工况下,随着颗粒体积分数增加,工作面上冲蚀位置会向出口处偏移。当颗粒体积分数在30%以上会加剧叶片工作面的冲蚀量。叶片进口边、叶片背面冲蚀量增长速率较为稳定,基本保持在20%上下。可见小粒径颗粒对叶片工作面冲蚀量影响较大,大粒径颗粒更容易加速叶片进口边的冲蚀。高颗粒体积分数对工作面的冲蚀更为明显。

间接空冷背压预测及变频循环泵控制优化

根据山西省河坡电厂2×350 MW循环流化床一号机组2019年7月15日到8月15日电厂与背压有关的实际运行数据,通过分析其影响因素(环境温度,机组负荷,凝汽器温度、压力等),使用相关系数法和主成分分析法对数据降维,在Python平台上使用Keras、TensorFlow等库编写预测算法,建立背压预测模型,使用RNN神经网络对背压建模预测,分析预测结果。结合现场实际运行实验数据,辨识变频循环泵的模型,并使用模糊PID对其控制进行优化。

催化热水循环泵机封频繁泄漏问题分析及治理

宁夏石化公司炼油催化装置热水循环泵1202-P-101在使用过程中,出现机封频繁泄漏的问题,造成现场频繁检修,影响装置长周期稳定运行。设备专业组通过分析得出影响机封频繁泄漏的原因主要为循环水质较脏、循环水管线易堵塞、机封冷却器冷却效果不佳。针对以上原因,本单位进行隐患治理,现场更换并扩粗循环水进机封冷却器管线,同时针对其中一台机泵采取整体更换为换热面积更大的机封冷却器,以此增加机封冲洗水换热冷却效率,保障冲洗效果,延长动设备长周期运行寿命。

6kV浆液循环泵电机定子绕组接地故障分析及预控

某600 MW火电机组6 kV脱硫浆液循环泵电机在机组降负荷后短时升负荷时,带载热态启动过程中出现速断保护动作现象,测量电机绝缘电阻为零,更换备用电机运行。通过对电机解体,发现转子鼠笼端环焊块脱落、定子绕组外绝缘破损严重,确定绕组接地造成保护跳闸,从保护定值、运行操作、规程要求、检修维护多方面分析根本原因,提出工作票及运行规程优化建议,为预控此类故障提供参考思路。

湿法脱硫浆液循环泵的优化运行

为了响应国家节能减排的政策方向,国能三河发电有限责任公司二期两台机组脱硫系统进行了设备改造,环保参数满足国家相关环保排放要求。在此前提下对脱硫系统的出力能力、具体的设备实际情况等进行分析,提出了脱硫系统优化运行的方案,实现脱硫系统单台浆液循环泵或者单母线两台小容量浆液循环泵的不同优化运行方式。该方案在实际生产中起到了节能降耗的作用,提高了设备运行可靠性。

进气湿度对氢气循环泵循环性能影响实验研究

氢气循环泵是氢燃料电池系统的关键零部件之一,其循环性能受到多种因素的影响。本文通过实验手段,对旋涡式氢气循环泵进行了实验测试,分析了进气湿度对旋涡泵循环流量、压升和功耗等特性的影响。研究发现,氢气循环泵的功耗与压升成正相关。相同压升下湿气体工况的氢泵功耗略大于干气体工况的氢泵功耗,最大差值不超过40W。相同氢气流量下,进气湿度较高时氢气能获得更大的压升,氢气循环泵功耗相比干气体工况下更大。干气体工况条件下氢气循环泵循环流量随压升变化的斜率较大:压升较低时,干气体循环流量大于湿气体循环流量,压升较高时,干气体循环流量小于湿气体循环流量。

烟气脱硫用碳化硅复合陶瓷浆液循环泵的优化与改进

简要阐述了碳化硅复合陶瓷浆液循环泵的应用场景和工学设计,指出了应用过程中存在的薄弱环节。根据应用现场的实际情况,对循环泵的结构设计、成型工艺和材料选择进行了针对性优化,确保其在烟气脱硫吸收塔工位的长效工作。循环泵的服役时间显著增加,产生了良好的经济效益和节能效果。

爪式氢气循环泵高密封型转子及瞬态流动特性

爪式压缩机具有结构紧凑、干式无油和可靠性高等显著优点,是最具潜力的氢气循环泵泵型。传统爪式氢气循环泵转子间采用点与点的啮合方式,导致氢气在此处产生严重的泄漏,降低泵的容积效率,制约爪式氢气循环泵的发展。为减小爪式转子间的气体泄漏、提高泵的容积效率,本研究采用圆弧、高次曲线及其共轭曲线代替传统爪式转子的节圆型线,提出一种爪式转子间的新型曲折型啮合结构,进而构建一种新型高密封型齿轮爪式转子,有效解决了爪式转子间的气体泄漏问题。同时,建立新型齿轮爪式转子的几何模型,推导其截面型线方程。在工作过程中,对具有复杂几何边界的爪式氢气循环泵的内部气体的非定常流动进行数值模拟,对比分析了传统泵和新型泵工作腔内部的压力分布和瞬态流动特征;搭建了爪式氢气循环泵性能实验平台,验证了数值模拟结果的准确性。结果表明,相比于传统爪式转子,在压缩和排气过程中新型齿轮爪式转子间气体泄漏速度减小了31.42%和33.09%,容积效率提高了10.92%。

铝银电池电液循环泵气液两相流动特性仿真

为进一步了解气液两相工况下的铝氧化银电池电液循环泵内部流动特性,选取比转数ns=63.7的某型铝氧化银电池电液循环泵作为研究对象,结合CFD数值模拟技术,基于CFX软件中的Eulerian-Eulerian非匀相流模型,对泵内部流动特性进行仿真计算,得到不同进口含气率工况下的中截面压力、气相体积分数分布及流线分布。结果表明:随着进口含气率增加,电液循环泵内流体分布不均匀度增加,叶轮对流体做功能力下降;循环泵内气相分布主要集中在叶片工作面进口区域,随着进口含气率变大,部分流道会被气体严重堵塞,导致泵的流量、扬程产生剧烈波动;随着进口含气率增加,旋涡、回流影响范围逐渐扩大,在旋涡、回流及气液两相滑移的相互作用下,流道内流线分布十分紊乱,产生较大的能量损失,造成扬程及效率下降。

海水循环泵叶轮多参数组合变型设计研究

在某核电站海水循环泵实际运行中,其选型扬程高于实际需要扬程的上限值,针对这一问题,以原模型额定工况点扬程的80%为变型目标,提出了一种基于多参数组合变型的叶轮改造设计方法。首先,在原有模型的基础上,选择叶轮外径、叶片出口安放角、叶片包角和叶轮出口宽度为研究因素,通过基于计算流体力学(CFD)数值模拟的正交试验设计,进行了变型参数分析;然后,总结了各参数与海水循环泵性能之间的关系,进行了变型方案设计,并比较了单因素变型设计与多因素耦合变型设计之间的区别,得到了主要参数的组合变型方案;最后,通过适配其他变型参数,得到了最优变型组合方案,分析了降低扬程和提升效率的流场特点,得到了多参数组合变型对海水循环泵叶轮性能的影响规律。研究结果表明:在额定工况点,变型后的海水循环泵扬程降低了18.57%,效率提升了0.63%,相比仅改变叶轮外径和仅改变叶片出口安放角降低扬程,循环泵的效率分别提高了7.52%和3.27%。

基于改进朴素贝叶斯的脱硫循环泵启停优化

石灰石-石膏湿法烟气脱硫(WFGD)装置是燃煤电厂的主要耗能设备,而浆液循环泵又是脱硫系统的主要耗电设备。在实际运行中,浆液循环泵投运台数主要依赖于运行人员的人为判断,从而影响了整个系统的脱硫效率与经济性。针对朴素贝叶斯算法中“属性条件独立性假设”的局限性,提出一种基于属性相关度的加权朴素贝叶斯算法。在对浆液循环泵的启停进行判断时引入相关性权重因子,并对训练集的选取与模型的输出进行优化,以提高浆液循环泵启停判断的准确性,实现脱硫系统浆液循环泵的经济运行。测试结果表明,改进的模型能够提升判断的准确度,减少误判的发生,对脱硫系统的智慧运行具有指导意义。

并联循环泵站前池及吸水室整流优化

为溯源大型火电站循环泵顽固性振动原因,解决循环水泵振动问题,采用数值模拟方法研究水泵振动及水流道流场规律,提出了多种改善前池与吸水室不良流态的整流方案.采用雷诺时均N-S方程结合Realizable k-ε湍流模型,对原始工况和不同整流方案的水流流态进行Fluent三维数值模拟,分析并选择了合适的整流工程措施.模拟结果表明:弧形进水流道与矩形前池的不规范设计形成的高速水流区及贴壁偏流情况是造成循环泵振动的主要原因.为消除循环水泵的顽固性振动问题,在前池采用弧状均流板的整流措施后,整个前池、吸水室与喇叭口附近的流态均得到了较好的改善,前池高速水流区减少,吸水室贴壁偏流情况基本消失,喇叭口区域流态均匀,循环水泵进水条件优秀.现场试验证明:在实施整流措施后,明显消除了机组振动,提高了循环泵的运行效率.研究成果可为类似工程实例提供一定的理论指导和参考.

燃料电池系统爪式氢气循环泵内部流动特性模拟

爪式氢气循环泵具有输气平稳、适应工况范围广、效率高等优点,是燃料电池系统的关键设备。建立了氢气循环泵数学模型,数值模拟了其内部流动特性,获得了工作腔内流场分布规律。结果表明:转子工作过程存在等容输送过程,形成的两侧工作腔内气体压力、温度均存在差异,泄漏导致容积较小的工作腔内压力较高,两者压力差约为8.1 kPa。两侧工作腔内压力随间隙、吸排气压力的增大而增大,温度随吸气压力的增大而减小。转子最大热变形位于转子爪尖处。模拟结果与实验值基本吻合,验证了模拟方法的准确性。

基于LabVIEW的高精度闭式微小型循环泵性能测试系统

为了对微小型循环泵的性能进行高精度的表征,通过对其测试方法进行细致分析与研究,设计了一种基于LabVIEW的高精度闭式微小型循环泵性能测试系统。首先,基于循环泵测试系统的4个设计准则,搭建了闭式循环泵测试系统的总体框架;然后,结合虚拟技术、传感技术与测试技术,完成了测试系统硬件的搭建,对参数进行采集与转化,并采用数据管理中心对软件进行了管理;最后,设计了性能试验与汽蚀试验,从试验逻辑、数据分析、流量调节、应用对比4个方面进行了分析总结。研究结果表明:该测试系统具备性能测试和汽蚀测试功能,能较好地对微小型循环泵的性能进行高精度的表征,且流量控制精度稳定能够维持在±0.5%,证明了该测试系统的可靠性。该测试系统可以为微小型循环泵的测试提供借鉴,并且可以监测高精度微小型循环泵的运行状态。

基于二维图像和卷积神经网络的阀冷系统主循环泵故障诊断

特高压直流输电工程中,及时发现并排除换流阀冷却系统的主循环泵的故障,对保障换流阀的稳定运行具有重要意义,为此针对主循环泵在故障时产生的振动信号,提出一种基于二维图像和卷积神经网络的阀冷系统主循环泵故障诊断方法。首先,通过变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)联合奇异值分解(singular value decomposition,SVD)对振动信号进行去噪处理:使用VMD分解轴向、竖直径向和水平径向的振动信号,基于相关系数法获取最优本征模态分量;使用SVD对分量信号滤波后,通过分量空间重构获取去噪后的振动信号。然后,通过格拉姆矩阵将时序振动信号转换为振动图像,提取振动信号的时空特征。最后,将轴向、竖直径向和水平径向振动图像多通道并行输入AlexNet深度卷积神经网络,通过卷积层和池化层实现多层次特征融合,提高故障诊断准确率。分析结果表明,该模型故障诊断精度为91%,优于多层感知机算法、一维卷积神经网络和浅层卷积神经网络,可以为阀冷系统主循环泵的故障诊断提供方法基础,为现场人员安排计划检修提供理论依据。