提质培优背景下高职“课堂革命”的实践研究——以汽车专业空燃比传感器检修课程教学为例

在提质培优背景下,以抚顺职业技术学院汽车制造与试验技术专业(以下简称“汽车专业”)的核心课程汽车发动机电控系统检修为研究对象,针对该课程在传统教学中存在的实际问题,选取汽车空燃比传感器检修任务模块,深入开展课堂革命,分别从课程思政、教学设计、教学模式、教学环境和教学评价等方面进行创新研究,探索课堂教学改革新路径,构建“岗课赛证”融合育人模式,设计“三段十步”教学过程,打造有德、有用、有趣、有景、有效“五有”课堂,凸显职业教育教学特色,提高汽车专业人才培养质量和就业质量。

烘炉燃烧器空燃比精细化控制研究与现场应用

为提高燃烧器的燃烧效率,并研究精细化控制空燃比在燃烧器中的应用效果。采用燃气和空气量分别精细化控制的方法和装置,在燃烧器运行过程中,获取多个最佳空燃比数据,根据空燃比数据生成控制曲线。燃烧器控制系统可根据控制曲线,自主控制空气阀门和燃气阀门开度。通过测量尾烟的CO含量进行节能评价。结果表明,精细化控制空燃比,可精准控制空气阀门和燃气阀门开度,不同阀门开度情况下空燃比可调,尾烟的的CO含量低。说明精细化控制空燃比可有效提高燃烧器的燃烧效率、节约燃气耗量、降低碳排放。

二冲程柴油发动机冷起动控制策略研究

二冲程航空柴油发动机中,由于柴油粘性大,导致雾化质量较差。改善燃油的雾化质量,能够有效提高冷起动性能。利用GT-Power软件建立了二冲程柴油发动机一维冷起动模型,并校核了模型的准确性;将此模型计算出的压力和温度作为三维仿真模型的边界条件,研究了冷起动不同阶段采用多大的点火提前角、空燃比有利于起动,以及喷油结束时刻、喷油量和燃油温度对起动性能的影响。结果表明:拖动阶段,推迟点火,增加喷油量,有利于形成良好的混合气;起动阶段,较大的点火提前角能够改善起动性能,喷油量较多则会造成燃烧速率减小,不利于起动;稳定阶段和暖机阶段的点火提前角小于起动阶段,能够稳定转速。推迟喷油结束时刻,有利于形成良好的分层混合气;喷油量增大和燃油温度提高,在一定范围内能够改善混合气质量。

高涡流比对低速双燃料船舶发动机天然气/空气混合及燃烧性能的影响

以X92DF超大缸径低速二冲程双燃料船用发动机为研究对象,基于三维数值计算分析了天然气和空气混合过程及燃烧特性,并研究了扫气和燃烧过程中缸内涡流强度对混合质量和火焰传播的影响。结果表明:由于上止点前缸内天然气和空气的混合气浓度分布不均,造成局部高浓度区域出现燃烧异常现象,导致缸内压力振荡幅度增大。通过分析不同涡流强度对缸内天然气/空气的混合质量的影响可以得出,随着扫气过程中涡流强度的增大,上止点前缸内天然气高浓度区域面积明显减小,表明天然气和空气的混合质量得到明显提高。同时,随着缸内涡流比的增加,加快了预燃室射流火焰在主燃烧室内的传播速度和缸内天然气的燃烧速度。进一步研究得出缸内混合质量的提高可以有效地避免局部异常燃烧现象和降低压力振荡。最后,提出一种改善缸内混合质量和减小压力振荡的策略,为液态天然气在船机上的普及提供了一定了理论基础。

轻型汽油车NH_(3)排放研究

研究了某1.5T SUV车不同排放测试循环(WLTC与CLTC)和催化剂不同状态(新鲜和老化)对NH_(3)排放的影响。通过试验研究表明:发动机原始NH_(3)排放量很低,而经过第一块三元催化剂后,NH_(3)排放量大幅增加。催化剂老化后OSC降低,内部空燃比波动幅度大,经过老化催化剂的NH_(3)排放相对新鲜催化剂的NH_(3)排放有所增加。催化剂状态、排放测试循环和发动机空燃比等对NH_(3)排放有明显影响,这些对于催化剂设计和标定优化均有指导意义。

乙醇喷雾/氨气/甲烷三元燃料的燃烧特性

采用旋流喷雾燃烧器,通过分析燃烧时的火焰结构、OH^(*)和NH_(2)^(*)的荧光信号、火焰光谱以及污染物排放,探究了甲烷、乙醇和氨气3种燃料在不同当量比、摩尔分数和不同雾化空燃比(ALR)下对燃烧的影响和燃烧后烟气中NO、NO_(2)、CO含量的变化趋势。虽然氨气的使用会产生高氮氧化物的排放,但采用三元燃料掺混燃烧(特别是在乙醇占比较高)时,CO和NO的排放量相对较低,燃烧效果最佳。在0.45~0.70当量比范围内,提高ALR有助于喷雾雾化以产生更小的液滴粒径,促进液雾和气体的混合及燃烧,从而降低CO排放。通过三元燃料掺混对燃料的改性,以及燃烧工况的调控作为氨燃烧组织优化的手段,对工业上高效使用氨燃料和减少污染物排放具有指导意义。

串联型滑模结构的燃料电池供气系统控制研究

针对燃料电池空气供给系统动态性能易受负载变化和外界环境因素影响的问题,设计了一种由超螺旋滑模控制与终端滑模控制相结合的串联型控制策略。建立了面向控制的五阶动态模型,提出了在负载变化时供气系统跟踪最佳过氧比、最大净输出功率和阴极压力测量的控制问题;提取最佳期望值并设计控制器,利用Lyapunov方法进行闭环稳定性验证。仿真分析可知,所搭建的观测器扰动估计值与理论实际值误差在0.01%以内,且本文方法与PID控制相比过氧比跟踪最佳期望值响应时间提高了6.9%,最大净功率输出值提高0.2%,阴极压力响应时间相比提高了60%。由结果可得,本文策略在负载变化时可以有效的控制供气系统过氧比跟踪最佳期望值并输出最大净功率,能够准确、迅速的估计阴极压力,能够较好的估计扰动,具有较强的抗干扰能力。

唐钢2号高炉风温提升研究

对唐钢2号高炉进行热风炉制约条件的束缚及高炉操作制度的持续优化,并进行理论系统分析,采取调整烧炉参数、严格执行标准化操作等一系列提高风温的措施,使唐钢2号高炉风温水平得到显著提高,降低了生产成本。

基于转矩需求和进气量广义预测的汽车发动机空燃比神经网络控制方法

分析燃烧特性与温度值,进行汽车发动机空燃比控制,但是忽略了发动机内部喷输油过程的延迟性影响,导致控制结果空燃比与理想值偏差较大。因此,提出基于转矩需求和进气量广义预测的汽车发动机空燃比神经网络控制方法。基于转矩需求分析汽车动力系数,针对发动机喷输油过程对发动机进气量进行广义上的预测,根据预测值对喷输油延迟进行补偿,优化空燃比控制律实现控制过程。实验结果表明:本文方法应用后得出的控制结果,表现出的空燃比变化与理想的14.7空燃比十分接近,控制效果较为优质,满足了汽车发动机燃烧质量的实际需求。

基于里斯特操作线的新钢2500 m^(3)高炉燃料比的降低

为实现新钢10号高炉的节能降耗,采用绘制Rist操作线的方式,通过实际操作线与理想操作线的对比,计算出煤气利用率和热风温度对焦比的影响,从而指导生产。根据高炉冶炼强度与燃料比的对应关系,确定出最适冶炼强度,并通过逐步扩大风口面积,适当增加风量以达到燃料消耗的最低点;与此同时,逐步增加外围和中间区域的矿石环数,整体扩大焦炭角度,缩小矿石布料平台,并根据煤气分布情况适当扩大矿石批重,发展边缘和中心两股气流。通过优化送风制度和装料制度,高炉煤气利用率提高了1.55%。此外,更换了热风炉预热器以及使用热风炉无扰换炉技术,进一步提高并稳定了风温,热风温度由1184℃上升至1204℃,最终高炉燃料比降至502 kg/t,在同行业处于领先水平。

热风炉空燃比并行协作粒子群滑模控制策略

针对热风炉燃烧控制存在的纯滞后、大惯性和强干扰等问题,提出了一种基于并行协作骨干粒子群(Parallel Cooperative Bare-Bones Particle Swarm Optimization,PCBBPSO)优化全局滑模控制(Global Sliding Mode Control,GSMC)的热风炉空燃比控制策略;为改善热风炉空燃比控制系统动态特性,引入全局滑模策略,对燃烧系统进行优化控制,以提高系统稳定性,同时,基于热风炉燃烧系统存在的强干扰特性,利用并行协作骨干粒子群对干扰补偿进行调节以减小其对系统的影响,并求取最优控制率;仿真结果表明:与普通粒子群优化全局滑模和普通粒子群优化PID相比,该控制方法达到稳定用时分别减少了26.4 s和9.3 s,能够保持没有超调量,拥有良好稳定的跟踪和抗干扰效果;将该控制策略应用于某钢铁有限公司2200 m 3高炉配套热风炉,工程数据表明:在该空燃比策略的控制下,热风炉空燃比上下波动幅度仅为8.20%,拥有波动小、稳定性好和抗干扰性强等特点,动态响应较好,能够满足热风炉工程实际应用的需要。

燃气轮机甩负荷控制策略研究及仿真验证

为提升分轴燃气轮机突卸负荷时的调速性能,降低瞬态调速率,减少达到稳定所需的时间,提出了根据负载信号等参数来进行判断,在油气比开环、转子加速度闭环之间进行切换控制的模式。搭建了过渡态仿真模型,采用隐式的CMF方法对某型燃气轮机突卸100%负荷时的燃气轮机气动参数进行了仿真,同时对整机突卸100%负荷进行了试验验证。整机气动参数的试验与仿真的对比结果验证了燃气轮机达到了产品验证合同要求。研究成果可以为燃气轮机突卸负荷控制逻辑设计及仿真提供参考。

SCR熔炉系统天然气燃烧节能分析及应用

因连铸连轧生产线熔炉系统天然气能源消耗较大,对熔炉投料、燃烧原理、燃烧控制、天然气能源组分等熔化工艺中影响燃气消耗的因素进行了分析,采取了天然气燃烧热能利用、燃烧CO值及铜液氧含量等关键点优化控制,使天然气燃烧余热利用率≥55%,天然气使用单耗下降至37.27 m^(3)/t。

内燃机夏季“高温病”的分析与解决方案

随着气候变暖,燃气内燃发电机组在夏季运行出力衰减甚至故障停机的问题频繁发生。对于一些能源服务公司而言,机组“高温病”亟待解决。通过对内燃机燃烧系统流程与原理分析,提出进风温度基本决定了混合气初始温度,为此可以通过冷却进风方式将混合气温度维持在高限值以下,这对于一些建筑通风管路复杂的既有项目,具有十分重要的现实意义。

低速双燃料柴油机奥托循环下的增压器配机

基于奥托循环的燃烧特点与需求,从柴油机空燃比和增压器特性两方面对低速双燃料柴油机奥托循环下的增压器配机进行分析。柴油机100%负荷处的压比流量应处于增压器的压力流量特性图的中心位置,在高负荷区域预估的增压器效率、扫气压力、扫气量尽可能稍大于设计要求,尽可能采用最小喷嘴环设计,增压器压气机工作线应处于高效区域。在此基础上对X92DF柴油机开展配机策划和试验验证。试验结果表明:该柴油机各项性能满足设计要求,增压器达到预期效果。

整车怠速启停功能对排放影响研究及优化

为了探究怠速启停功能对排放的影响,文章依托国Ⅵ某燃油车进行开关怠速启停WLTC排放对比试验,通过对排放污染物测试结果分析,发现单纯开关怠速启停功能,NOx排放结果会有约18%恶化。根据排放秒采数据精准识别NOx排放污染物差异点,针对差异点进行控制发动机加浓自动起机后空燃比以及清氧模块空燃比,并推迟该工况点火角,改变发动机燃烧情况,降低NOx排放物生成。该优化方案为后续整车怠速启停功能开启后排放提供优化方向。

燃气锅炉精益化控制燃烧参数研究

燃气锅炉的燃烧过程中,过量空气系数α过高或过低都会对设备及效率造成一定的影响,如何平衡各项指标是燃烧调整的关键所在。文章以太平能源站燃气锅炉某一时间段出现的特定负荷下的缺氧燃烧问题为例,分析了现象及本质原因,并针对性地开展燃烧参数调整工作,对比分析了调整前后的参数指标,达到了优化排放、节省成本的目的,为后续的持续优化改进提供了参考。

首钢长钢8号高炉降低燃料比的生产实践

首钢长治钢铁有限公司炼铁厂8号高炉于2022年4月7日大修结束开炉投产,3 d 9 h入炉风量就达到大修前风量的80%,但在高炉进一步提产优化过程中,出现了高炉燃料比升高的问题。对此,通过加强生产组织管理、优化高炉操作制度、加强炉前出铁管控等措施,在提高高炉产量的基础上,积极开展降低燃料比攻关,使得燃料比由原来的549 kg/t降低至515 kg/t左右,降低了炼铁生产成本及工序能耗,减少了污染物排放,实现了绿色炼铁。

基于燃烧理论的大气污染物排放浓度折算方法研究

为了解决不同条件下,大气污染物排放浓度折算方法的适用问题,本文统计了44项国家大气污染物排放标准采用的共计3种折算方法,基于燃烧理论对各折算方法及其适用性进行了计算推导和适用性分析,结果表明:1)过量空气系数折算法是建立在假定燃料特征下的简化方法,只适用于燃料成分因数χ值接近0的燃料,进一步研究显示,燃煤、生物质、垃圾等常见固体燃料的χ值介于-0.04~0之间,燃油的χ值介于-0.07~-0.06之间,矿井气的χ值仅为-0.01左右,沼气、油田伴生气、天然气、焦炉煤气的χ值约为-0.06~0.11,发生炉煤气、转炉煤气、高炉煤气的χ值分别达到0.47、0.48、1.35不适用过量空气系数折算法;2)烟气含氧量折算法通过燃烧计算模型严密推导得到,不受燃料限制,适用于烟气中CO等可燃气体残余量较少(建议低于1000ppm)的燃烧条件;3)排气量折算法直接通过排气量进行折算,适用于单位产品实际排气量高于规定的基准排气量的情况,且多为直接通过排气筒向环境排放(无燃烧)的场合。

热风烧结与富氧匹配生产研究及应用

针对热风烧结工艺中,热风氧体积分数低导致烧结生产利用系数低、质量指标较差及固体燃料消耗成本升高等问题,文章采用烧结杯试验方法对热风烧结与富氧匹配生产条件下的热风氧体积分数、富氧时间、燃料配比及烟气氧体积分数等进行了优化研究,系统分析了富氧热风烧结对烧结过程的影响,同时对参数优化前后的试验效果进行了测试对比;并以试验结论为基础,在太钢450 m^(2)烧结机上进行了富氧热风烧结工业化实践。结果表明,富氧热风烧结对烧结矿转鼓强度、FeO质量分数等物理化学指标改善明显,返矿率降低,利用系数提高,固体燃料消耗及电能消耗呈下降趋势,达到了优质、高产、低耗的目标。