景洪水力式升船机的智能安全调度运行关键技术研究与系统实现

水力式升船机是我国具有自主知识产权的新型升船机,其中调度系统安全是确保水电站长期稳定运行的关键。基于景洪电站水力式升船机的工程实践,构建了水力式升船机智能安全调度和安全管理系统,实现了智能调度申请、设备状态监测、扭矩分析监测和智能预警等功能,有效提升了水力式升船机调度运行的规范性、智能性、安全性和稳定性。

海底多金属结核水力式集矿系统产生的污泥浓度分析

研究了海底多金属结核水力式集矿系统在不同工况条件下产生的污泥浓度。结果表明,海底多金属结核水力式集矿系统中输送系统脱泥排放产生的污泥浓度远高于捕捉系统扰动底质淤泥产生的污泥浓度,是产生水体浑浊的主要原因之一。试验过程中污泥浓度变化曲线呈现先迅速上升后快速下降的变化趋势,随着捕捉系统水泵油压增大,污泥浓度增大;输送系统水泵油压对污泥浓度影响不明显。

水力式升船机组合阀流量比优化研究

景洪水力式升船机阀门段采用“并列三阀+矩形突扩体”的布置形式,目前组合阀流量分配暂无科学的指导依据。以景洪水力式升船机为依托,建立阀门段三维数值模型,研究组合阀不同流量比下的阀门段流场特性。结果表明,三阀联合运行时,突扩体内流场均匀度最佳;三阀联合运行时,主辅阀流量比为31时,流场内最低压力最高、最大流速最小、紊动较弱,最有利于抑制空化;组合阀合理流量比与流量系数比正相关,景洪工程组合阀较优的主辅阀流量比约为31。

水力式流浆箱在低速纸机上的应用研究

纸是日常生活中不可缺少的一种物品,在工业、农业和国防工业生产中,也离不开纸。伴随国民经济的持续发展,中国造纸业从早期的产能分散、工艺粗放式生产向集约型发展模式逐渐转变。通过引进国外先进技术装备和国内自主创新相结合,部分企业完成现代造纸业的转变,步入世界先进造纸行列。在造纸机械装备中,流浆箱是技术难度最大、最为核心的设备。流浆箱有很多种类,其中,水力式流浆箱常用的是500 m/min以上的高速纸机,几乎没有低速纸机的应用经验。基于此,文章阐述了流浆箱在造纸机械中的作用和性能要求,介绍了几种典型的流浆箱,分析探讨了MasterJet Pro水力式流浆箱在功能和结构上的不同之处,并分析其在低速纸机上的实际应用效果。

用于深水套管切割的水力式内切割装置设计

随着中国进入深水勘探阶段,机械式割刀越来越难以快速、高效地进行深水套管切割。针对此问题,在课题组前期研究的基础上,设计了一种用于深水套管切割的水力式内切割装置,并针对其结构特点,对其工作原理进行了介绍。结合水力式内切割装置的结构与工作原理,建立了活塞与割刀的几何模型,分析了割刀刀尖切割半径与活塞位移间的关系,并得到了工具切割套管所需最大扭矩和井口转盘所需提供的最小扭矩的关系式;最后通过建立的相关数学模型,借助MATLAB软件对影响其切割效率的因素进行了分析,结果表明:(1)随着割刀端面角的增大,活塞所需移动位移也增大但工具切割扭矩却降低;(2)工具切削扭矩随钻井液驱动力的增加而增加;(3)井口扭矩随切削深度的增加而增加,在切削深度不变时,井口扭矩随着转速的增大而增大,并给出了最好切削效果下的割刀端面角和切割转速的建议。研究结果对用于深水套管切割的水力式内切割装置设计和优化具有参考价值。

稀释水水力式流浆箱结构与控制

介绍了Metso公司OptiFlo流浆箱和Voith公司MasterJet流浆箱的结构及其构件的功能与区别,在分析稀释水水力式流浆箱控制要点及难点的基础上,提出了基于PLC稀释水水力式流浆箱本体控制系统及其横幅定量控制系统的控制方案。

水力式流浆箱稳流室的数值研究

流浆箱是造纸机上非常关键的设备,纸页的成形质量很大程度上取决于流浆箱的性能。水力式流浆箱采用稳流室作为浆料匀整装置,利用淹没射流原理,使流浆箱内的浆流具有均匀的速度剖面。稳流室长度是稳流室的一个非常重要的参数。基于可实现kε-湍流模型,运用Fluent求解水力式流浆箱稳流室内的流场参数,利用PIV测量技术对数值模拟结果进行验证,测量结果与数值模拟结果吻合良好。利用统计学原理计算出稳流室各横截面上的速度均方差,并以速度均方差值的变化趋势来判断稳流室内浆流速度是否达到均匀,对于不同布浆管束直径d和浆料入射速度v,计算出稳流室内浆流达到均匀分布所要求的长度L,结果表明L值随着布浆管束的直径增加和入射速度的提高而增大,并且二者分别符合一次函数关系。利用二元函数拟合得出L值与d和v之间的关系式,该式可作为水力式流浆箱稳流室的设计参考。

景洪水电站水力式升船机塔楼结构性态分析

针对水力式升船机的受力特点,拟定了其设计工况和主要荷载的取值,在此基础上采用数值计算方法对景洪水力式升船机的塔楼结构性态进行了研究.结果表明,该塔楼结构形式合理,但由于结构较为单薄,其应力状态较为复杂,许多部位出现较大的拉压应力,需要采取一定的工程措施来改善这些部位的应力状况.

景洪水力式升船机运行特性

分析水力式升船机与常规电力驱动式升船机运行速度的差异,总结水力式升船机非匀速运行的特点,依托景洪水力式升船机原型观测试验,系统介绍升船机在不同速度下的运行特性,并分析其对船厢水面波动、船厢倾斜量、同步轴扭矩等特征指标的影响。

稀释水调浓水力式流浆箱结构初步设计研究

稀释水调浓水力式流浆箱由方锥等压布浆器、多孔管束匀整单元、稀释水加入调节单元、混合室、湍流发生器等部件组成,浆料从锥形进浆总管进入流浆箱,通过管束使浆料均匀分布和流送到混合室,在管束上方安装有稀释水调浓装置,在湍流发生器内浆料经流道截面由圆形渐变为方形的流道进行整流,并得到高强微湍动。研究结果表明,稀释水调浓水力式流浆箱使浆流中纤维分散均匀且流态稳定,不产生絮聚,纸张成形后的横幅定量差小。

稀释水水力式流浆箱横幅定量控制执行器设计

针对国外稀释水水力式流浆箱的横幅定量控制执行器存在价格高,国内产品存在精度低、集成度不高等现状,研制了新型板式集成化控制器,使用单片机四路高速脉冲复用端口控制4台执行器的步进电机驱动器;针对步进电机存在的丢步、过冲现象研究了使用S形速度曲线处理阀门在加速和减速阶段的运动提高了阀门精度的方法;使用高精度电位器测量阀位反馈到模拟量复用端口进行采集处理,使用总线对阀门进行远程控制,控制器内的一块单片机能控制4台执行器,提高了控制器的集成度和实用性。

景洪水力式升船机下游对接过程实船试验

在下游对接过程中,对接水位差和船舶进出厢引起水面波动是影响船舶停泊条件及升船机安全运行的主要因素。为了研究该因素对景洪升船机的影响,进行了重载和空载船舶在不同速度进出船厢、不同对接水位差启闭卧倒门的实船试验,得到相应工况下船厢水面波动、同步轴扭矩、船舶系缆力等变化特性,建立同步轴扭矩与影响因素间的相互关系,提出满足景洪水力式升船机安全运行的船舶进出厢航速与升船机对接水位差的安全控制指标。

水力式升船机卷筒制动器意外上闸风险及应对措施

正常运行过程中同步系统卷筒制动器意外上闸是水力式升船机最严重的事故工况之一。结合景洪水力式升船机设计参数,分析了该事故工况下升船机存在的安全风险,提出了相应的应对措施和控制指标,探讨风险预测的理论计算方法,并通过原型观测试验检验理论计算方法与应对措施的有效性和可靠性。

水力式升船机钢丝绳弹性模量对运行稳定性的影响

水力式升船机机械连接系统中,钢丝绳是连接平衡重和船厢的柔性介质。钢丝绳在升船机运行过程中的变形特性与升船机运行稳定性有密切关系,研究意义明确。针对钢丝绳变形,进行一维仿真计算,分析绳端变形特性,进而揭示运行过程中钢丝绳弹性变形引起的船厢或平衡重附加位移特性。此外,建立“同步轴-钢丝绳-载水船厢”三维耦合模型,研究了钢丝绳弹性模量对船厢纵向倾斜量的影响,获得船厢纵倾量对钢丝绳弹性模量的响应规律。

基于CFD方法优化水力式流浆箱湍流发生器的结构

水力流浆箱湍流发生器性能主要以湍流强度和湍流尺度为评价标准。通过运用FLUENT软件对出口横截面为正六边形的渐扩型湍流发生器在不同的入口速度以及不同的结构尺寸下进行一系列的数值模拟,讨论了浆料流速及结构尺寸对湍流发生器的影响,确定了出口为正六边形湍流发生器的优化尺寸。

水力式升船机制动器上闸与松闸条件

水力式升船机制动器采用常闭式制动,在升船机正常对接过程中,船厢调平以及事故工况下制动器上闸起到了固定船厢位置、阻止平衡侧和船厢侧钢丝绳力的传递和保护同步轴的作用。由于水力式升船机在上闸后平衡重侧和船厢侧的荷载实时平衡体系被打破,在松闸前需要满足相应的松闸条件,否则会对升船机安全运行产生极大危害。依托景洪水力式升船机对制动器上闸应用条件及松闸条件判断进行了系统分析,得到水力式升船机需要上闸工况和松闸条件的判断依据。

对水力式流浆箱湍流发生器的仿真研究

湍流发生器是水力式流浆箱的关键部件,起匀整浆流的作用。通过用Fluent流体仿真软件模拟了浆料在组合型湍流发生器中的流动状态,结果显示方管长度与当量直径之比的最优值约为6.5。

2×1000吨级水力式升船机布置及运行特性仿真分析

水力式升船机是我国发明的一种新型升船机,尤其适合大吨级、大水位变幅的升船机建设,具有广阔的应用前景。依托岩滩扩能工程,提出2×1000吨级水力式升船机的总体布置形式,创新了水力驱动系统,在保证塔柱结构稳定性的前提下,改善竖井水流条件,保障平衡重同步、稳定升降,并利用一维数学模型计算分析船厢运行特性。计算结果表明,千吨级水力式升船机的设计合理、可行,可为类似工程提供参考。

水力式升船机长廊道输水系统出流特性对相关因子的响应规律及敏感性分析

提高水力式升船机输水系统各支孔出流的同步性有利于减小船厢倾斜量,是水力式升船机安全运行的基础。通过理论推导,确定水力式升船机长廊道输水系统支孔流量差异的主要影响因子;利用二维数学模型模拟水力式升船机运行过程中输水系统出流过程,定义最不利时刻各支孔流量标准差为特征指标衡量支孔流量不均匀度,获得支孔出流特性对相关因素的响应规律,并对各影响因素进行敏感性分析。

水力式升船机下游对接方式探讨

水力式升船机因其下游对接过程中存在多重流固耦合,如船厢与船厢池、船厢内水体与船厢、竖井水体与平衡重等,对接过程升船机受力较传统钢丝卷扬下水式升船机更为复杂。为保证水力式升船机下游安全高效对接运行,对水力式升船机制动器工作状态和下游对接位选取进行深入研究。依托景洪水力式升船机原型观测下游对接过程试验,探讨下游制动器工作方式、船厢对接位对升船机运行的影响,推导有对接水位差制动器不上闸时开启船厢门船厢位移公式,得出制动器工作方式与船厢对接位选取的适用条件。