海上风电场自耗能现状及海上风电发展趋势分析

风力发电是解决能源危机和环境问题的有效方式之一,而与陆上风电相比,海上风电具有更广阔的发展前景。中国海上风能资源丰富,但海上风电场自耗能是制约其发电效率和经济效益的一个主要因素。以海上风电场运行过程中的关键节点作为研究对象,综述了海上风电场关键节点的电能损耗原因及优化方法。首先,阐述了国内外海上风电的发展现状,并分析了海上风电场自耗能现状,指出研究自耗能的必要性;其次,探讨了海上风电场关键节点产生电能损耗的原因,为后续对应节点的电能损耗优化提供了参考;然后,分析了电能损耗评估方法及电能损耗优化方法;最后,对未来中国海上风电的发展趋势进行了展望。

GH4742合金真空自耗铸锭中夹杂物分布特征

以ϕ570 mm的合金锭作为自耗重熔的电极,通过起弧、稳定熔炼和热封顶三个阶段,制备ϕ660 mm的真空自耗铸锭,熔炼过程共历时860 min。采用场发射电子扫描显微镜和夹杂物自动扫描系统,分析了真空自耗重熔GH4742合金工业铸锭内部及其特征位置(锭冠、搁架、橘皮)处夹杂物的分布规律。结果表明,GH4742合金真空自耗铸锭中夹杂物的类型主要有Ti(C,N)、LaAlO_(3)-Ti(C,N)、Ti(C,N)-(Ti,Nb,Mo)C及LaAlO_(3)-Ti(C,N)-(Ti,Nb,Mo)C四种。夹杂物的尺寸主要以<3μm的小尺寸夹杂物为主,从中心到边缘夹杂物的尺寸逐渐降低,夹杂物的数量密度逐渐增多。铸锭中部中心处夹杂物的尺寸最大,最大平均尺寸为4.14μm。铸锭底部中心处的夹杂物数量最少,数量密度为13.23个/mm^(2)。铸锭锭冠、橘皮及搁架处分布着聚集的氧化物夹杂,这是电极上脱落的氧化物在熔池流动作用下运动到铸锭边缘,被边缘凝固区域捕捉形成的。

ϕ690 mm大尺寸GH4738合金真空自耗重熔数值模拟与工业试验

为探究大尺寸高温合金真空自耗重熔工艺,提高铸锭均质化、洁净化水平,采用数值模拟与工业试验相结合的方法,研究了ϕ690 mm锭型GH4738合金真空自耗重熔过程熔池演变、凝固特征以及夹杂物分布规律。结果表明,随着熔炼的进行,模拟的熔池由“浅平”形逐渐向“浅U”形转变,熔炼500 min后,熔池逐渐趋于稳定,冶炼过程最大熔池深度和糊状区宽度分别为200.88、72.38 mm。稳定熔炼期间,铸锭表面和中心的冷却速率分别为0.126、0.009 K/s,高度超过0.4 m后,铸锭冷却速率基本维持稳定。模拟了6种粒径的夹杂物在熔池中的运动轨迹,>20μm的夹杂物在熔池内作螺旋运动,大部分在熔池表面与铸锭侧壁接触面被捕获,≤10μm的夹杂物进入熔池后沿熔池底部向内运动,最终停留在铸锭内部,与工业铸锭检测值基本一致。

高铌钛合金铸锭的真空自耗熔炼

含铌钛合金在生物医用、耐蚀、超导及高铌钛铝基金属间化合物等领域的应用日益广泛,在工业化生产条件下,目前生产此类合金最为经济和有效的方法是真空自耗电弧熔炼法(VAR),真空自耗熔炼高铌含量钛合金的主要问题是容易产生Nb夹杂缺陷。本文以Ti-50Nb二元合金作为研究对象,从VAR生产中的原料选择、电极制备、熔炼参数控制等工艺过程出发,结合理论分析和实验研究,提出了消除Ti-50Nb合金铸锭中的Nb夹杂缺陷的措施,并通过验证试验获得了完全无缺陷的Ti-Nb合金铸锭,研究结果对获得高品质含铌钛合金铸锭具有一定的实践指导意义。

真空自耗电弧炉防爆设计与安全生产研究

真空自耗电弧炉是钛及钛合金制备的主要设备,但在熔炼过程中存在严重的爆炸风险。该文对钛及钛合金真空自耗熔炼爆炸机理进行研究,简要分析引发爆炸的几种情况,通过对爆炸威力的计算,研究包括水冷结晶器、真空熔炼室、X-Y调节机构等在内的设备主体方面,以及包括防爆墙、泄爆口和防爆门等在内的设备基础方面的防爆设计,在操作系统中设置防爆预警,并针对防范重点提出相应的安全生产建议措施,避免熔炼爆炸事故的发生。

新型自耗能高墩抗震性能研究

针对震后超高墩薄壁结构损坏难以修复的问题,提出一种由混凝土角柱、装配式钢连梁和混凝土薄壁板组合而成的新型自耗能高墩结构体系。根据新型自耗能高墩体系提出相配套的连接构造方法:混凝土薄壁板采用耗能效率更高的单向约束方式,仅上、下部通过螺栓与钢连梁连接,并通过齿形混凝土后浇带保证板与梁的连接刚度;钢连梁采用工字形截面更利于与混凝土板的连接处理,并与角柱采用焊接刚性连接,以使钢连梁形成更多的塑性铰。以某薄壁高墩桥梁为参照,在截面特性相似的前提下设计1∶15的新型自耗能高墩模型,进行低周反复试验,并用数值模拟方法对2种形式墩柱的抗震性能进行对比分析。试验模型制作过程验证了上述构造设计的便利性和可行性。试验结果表明:新型自耗能高墩除具有震后修复便利的明显优势外,其耗能能力、承载力、延性变形能力均优于传统形式的薄壁墩;在正常使用阶段,新型自耗能高墩具有较大的空间刚度;在遭受设计地震作用时,混凝土薄壁板为主要耗能构件率先进入耗能阶段;在遭受罕遇地震作用时,钢连梁作为二级耗能构件通过屈服耗能来保护承重的角柱,震后仅需对损伤的薄壁板及钢连梁进行替换,即可完成结构的修复。

真空自耗熔炼的数值模拟在TC11钛合金产品中的应用

采用真空电弧重熔过程模型软件(BMPS-VAR)通过数值模拟研究了∅760 mm TC11钛合金铸锭真空自耗熔炼过程中不同阶段的熔池形状、温度场及元素成分分布,并采用与熔炼模拟相同的工艺进行试验验证。结果表明,实测铸锭缩孔深度为112 mm,与模拟结果基本一致。VAR过程的数值模拟为建立TC11钛合金真空自耗熔炼模型及解决冶炼实际问题提供了有效的结果预测和技术支撑。

水套炉的参数优化及自耗气降低技术研究

在集气工艺流程中设置水套炉是为了防止天然气节流降压时形成的水合物堵塞管道。由于现场操作水平较低,为防止水合物形成,水套炉出口的温度通常比水合物形成的最高温度高出很多,增加了水套炉的自耗气。通过对水套炉的研究,建立了一套计算水套炉合理加热温度和自耗气量的模型,利用该模型,对中原油田所有水套炉的运行情况进行了计算与分析,确定了不同季节的开启方案、需要的加热温度以及每年的自耗气量。结果表明,该方案不仅可以降低水套炉的自耗气,而且可以降低分离器的操作温度,从而达到降低烃露点和水露点、减少集气管线内的积液量、提高管输效率、降低清管次数、提高经济效益的目的。

真空自耗熔炼对钨锆合金显微组织与力学性能的影响

采用真空自耗熔炼工艺对粉末冶金态钨锆合金进行熔炼,得到高密度、高强韧的熔炼态钨锆合金。通过金相显微镜、SEM、EDS等对粉末冶金态和熔炼态钨锆合金的显微组织、力学性能和断口形貌进行分析与表征。结果表明:自耗熔炼可以消除烧结态存在的气孔,得到组织均匀的熔炼态钨锆合金;熔炼态合金显微组织主要由Zr-Ti相和W-Ti相组成,其中钨组元在熔炼中没有熔化,主要发生随机团聚现象;熔炼态钨锆合金断口形貌表现出韧性和脆性两种断裂方式共存特征,且密度与强度较粉末冶金态有明显提高。

真空自耗电弧熔炼制备大尺寸TiAl基合金铸锭

通过选择合适中间合金,并控制最佳熔炼工艺,以真空自耗电弧两次熔炼制备了名义成分为Ti-32.3Al-4.7Nb-2.6Cr-0.9(W,Mo)(质量分数)的TiAl合金铸锭。该TiAl合金铸锭尺寸为160 mm×380 mm,其组分中高熔点元素Nb,W,Mo等在铸锭横截面的径向上分布均匀,O,N,H等气体间隙元素含量较低,Al元素在铸锭纵截面中心轴线上的质量分数与目标成分偏差为±0.8%,显示出优良的冶金质量。金相分析结果显示,该TiAl合金铸锭的组织为近片层组织,铸锭边缘晶粒尺寸要显著小于其中间及心部的晶粒尺寸。

真空自耗熔炼钛锆合金锭的研制及性能研究

采用真空自耗电极电弧熔炼法熔炼钛锆合金铸锭.实验分析了真空自耗熔炼钛锆合金锭的影响因素,并对钛锆合金力学性能分析.结果表明:钛锆合金与纯钛相比具有较高的硬度及良好的抗拉强度.

真空自耗熔炼制备Ti-22V-10Cr-2Zn-xY合金的组织和力学性能分析

采用真空自耗熔炼制备Ti-22V-10Cr-2Zn-xY合金,并对其进行挤压和热处理。通过实验测试的手段研究不同Y元素添加量下钛合金的组织,力学性能,热稳定及蠕变性能。研究结果表明:加入Y后合金再结晶过程中在条型Y元素边缘形成了数量众多的细小晶粒,晶粒组织均匀性也获得较大改善。相对于室温,合金在600℃高温条件下发生了拉伸强度减小,获得更优塑性。增大Y元素加入量后,热稳定性能试样发生拉伸强度先提高后降低,屈服强度不断减小,获得了更优塑性。对试样进行热暴露处理,晶界区域出现了较多的α相,引起脆性沿晶断裂,塑性也明显降低。Y比例在0.1%与0.2%条件下的合金热稳定保持基本一致。经过600℃高温作用后,合金组织内形成了空洞结构,引起蠕变性与持久性的下降。含有0.1%Y元素的试样具备最优的蠕变性能,并且持久性也达到最佳状态。

自耗式碳氧枪操纵器在直流电弧炉的应用

介绍了自耗式碳氧枪操纵器工作原理、结构特点。该操纵器利用可编程控制器控制,是一套机、电、气集成度较高的设备。

钛及钛合金真空自耗熔炼过程中关键参数控制分析

真空自耗熔炼是钛及钛合金铸锭生产的重要方法。真空自耗熔炼炉炉内真空度及漏气率、熔炼电压、熔炼电流、坩埚出水口温度及流速等是保障熔炼过程平稳进行和提升铸锭质量的关键参数。作者依据多年从事钛及钛合金熔炼的经验分析了熔炼工艺对熔炼电压和熔炼电流的控制要求,并在此基础上阐述以实现"平静熔炼"为目标的熔炼控制技术,供从事钛及钛合金熔炼的工程技术人员参考。

钛及钛合金真空自耗熔炼补缩工艺研究

钛及钛合金经真空自耗熔炼后,铸锭头部易出现缩孔较深,切头量较大的问题。本文研究了缩孔产生的原因,论述了补缩工艺参数制定的原则及方法;并据此制定了符合攀长钢钛业分公司国产3 t真空自耗炉(VAR)的补缩工艺制度,极大地减小了缩孔深度,提高了成材率。

氦气冷却真空自耗冶炼GH738合金冶金质量

本文介绍宝山钢铁股份有限公司特殊钢分公司最新引进的10吨氦气冷却真空自耗炉主要特点及熔炼GH738合金的冶金质量。由于采用氦气冷却、瞬时熔速控制和功率因素液滴短路控制弧长等最新技术,显著改善了GH738合金的宏观偏析,合金锭各部位合金元素均匀分布,H、O、N含量分别降低至1．4ppm以下、5ppm以下和50ppm以下,Mg的收得率提高,控制稳定,分布均匀。结果显示:与普通VAR工艺相比,氦气冷却VAR新工艺能显著改善合金的宏观偏析,并具有更好的脱气效果,使易烧损元素得到较好控制。

基于仿真的M54超高强度钢真空自耗重熔工艺优化

采用Meltflow-VAR软件,选取稳态熔速为3.6、3.9、4.2、4.5、4.8、5.1 kg/min六种工艺曲线,对M54超高强度钢Φ660 mm大锭型真空自耗重熔工艺进行仿真。计算结果表明,随熔速增加,熔池深度和体积增加,熔速4.8 kg/min及以上熔池与结晶器完全接触,冷却效果得到改善。一次枝晶间距随熔速增大单调上升,局部凝固时间和二次枝晶间距在3.6~4.8 kg/min范围随熔速增加下降、在4.8~5.1 kg/min无明显变化。选取4.2 kg/min熔速开展工业化试制验证,熔池形状与计算结果吻合良好。钢锭宏观偏析程度较低,但微观偏析(枝晶偏析)的程度可达30%以上。微观偏析在有二次枝晶结构存在的位置与二次枝晶间距正相关,在无二次枝晶结构的位置与一次枝晶间距正相关。综合考虑熔速对熔池形状、枝晶间距、元素偏析的影响,建议稳态熔速优化为4.8 kg/min。

自耗重熔钢棒及钢坯常出现的低倍缺陷

自耗重熔钢棒及钢坯常出现的低倍缺陷有黑斑（点偏）、白斑（异金属夹杂）、径向偏析、环状花样（年轮）都属于碳化物易形元素铌、钼、钨、铝、钛等的偏析。产生原因是由于熔化速率控制不当而出现，用扩散处理（均匀处理）可以减轻或消除此缺陷。

真空自耗电弧熔炼中电磁搅拌的数值模拟

利用ANSYS软件对真空自耗电弧熔炼的电磁搅拌过程进行三维模拟计算,分析重熔电流、磁场和洛伦兹力的分布情况,讨论了搅拌线圈对磁场和搅拌力的影响。结果表明:重熔电流从坩埚壁经熔池表面流回电极,铸锭和坩埚底部几乎没有电流;重熔电流产生环绕对称轴的磁场,磁场强度从电极中心到坩埚外壁呈先增大后减小的趋势;搅拌线圈产生平行于对称轴的磁场,其磁感应强度在铸锭部分呈均匀分布;施加搅拌线圈产生了使熔池发生旋转的洛伦兹力。

真空自耗熔炼TC11钛合金成分均匀性影响因素

本文采用真空自耗电极熔炼TC11合金铸锭。分析讨论了铸锭成分均匀性的影响因素。结果表明:原材料合金添加剂的选择、铸锭的冷却过程控制和熔炼关键电参数控制是影响合金成分均匀的重要因素。