严寒地区空气源热泵耦合电磁能系统模拟运行研究

目的 为了促进空气源热泵耦合电磁能供热系统在严寒地区住宅建筑中的应用,研究该系统的运行性能和稳定性。方法 以沈阳地区某住宅建筑为例,应用Trnsys软件建立了空气源热泵耦合电磁能供热系统仿真模型,并用实测值对模型进行了验证;深入探讨空气源热泵耦合电磁能供热系统在供热期的运行特点,并与空气源热泵和电磁能供热系统分别进行比较。结果 空气源热泵耦合电磁能供热系统模型可靠,相对误差可以控制在15%以内;在供热期,室内平均温度可保持在17.97~21.84℃;空气源热泵耦合电磁能供热系统比电磁能供热系统的COP提高了59.17%,空气源热泵耦合电磁能供热系统CO_(2)减排量比空气源热泵和电磁能供热系统分别提高1.47%和59.50%。结论 空气源热泵耦合电磁能供热系统运行和COP变化更为稳定,系统环境效益更佳,室内热舒适性更高。

太阳能-空气源热泵牧草干燥系统制热性能研究

以太阳能-空气源热泵牧草干燥系统为研究对象,通过系统不同工作模式的温升、恒温制热试验及带载试验,分析了温升速率、单位温升能耗、COP及除湿效率。研究结果表明:联合制热模式与太阳能单独制热相比,单位温升耗电量降低了86.2%,温升速率提高了99~112倍。联合制热模式与热泵单独制热试验相比,在温升过程中温升速率降低了7.7%~17.6%,单位温升耗电量降低8.0%;在恒温制热过程中,前者COP比后者提高了6.5%~11.1%,耗电量降低了5.8%~10.7%;在升温制热过程中前者COP比后者提高了6.0%~10.4%,耗电量降低了6.6%~11.1%。联合干燥模式比热泵单独干燥模式的SMER值高19.8%~36.2%。

PEMFC空气系统流量和压力协同控制策略设计

为提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)空气系统的动态响应性能,避免局部缺气而导致其输出性能降低等问题的出现,针对空气系统存在流量和压力耦合的问题,分别采用PID、前馈解耦控制和模型预测控制(MPC)对空气系统进行控制,通过仿真和台架测试,验证控制算法的有效性。结果表明,两种控制算法相比较PID均具有较好的控制效果,空气流量和空气压力均能快速跟随设定值,PEMFC发动机的输出性能平稳。

压缩空气储能系统的微机电控制技术

结合当前能源需求的大背景,综述了压缩空气储能系统的微机电控制技术研究情况。首先详细阐述了压缩空气储能系统的内部运行逻辑,包括运行方式和相关机械结构。在此基础上,从转速和储能电机两个角度,探讨储能系统的微机电控制技术的最近研究进展。最后列举了当前较为常用的控制优化技术,可为后续研究提供一定的理论借鉴和思考。

室内空气调节系统的研究与设计

车间环境中,生产活动可导致空气质量恶化,极大影响员工身体健康。文章提出了一种空气调节系统,用于监测室内空气粉尘和VOC污染物浓度,适时开启换气系统,使空气参数保持在较高的水平。该系统集成多组粉尘和VOC检测模块和双向换气装置,根据发生空气质量恶化区域自适应调整空气流动路径,有针对性的净化空气。车间外设置风向传感器,根据自然风的风向调整室内换气方向,提高换气效率。各个监测点和执行点利用WiFi实现自组网,点与点之间密切配合,提高系统换气效率。验证试验表明:监测器能够稳定运行,点与点之间配合良好,高效率、针对性实现空气净化,大大改善了车间生产环境。

基于风光互补发电系统的压缩空气混合储能系统容量优化

压缩空气储能系统可以有效减少因风能和太阳能随机性造成的弃风弃光现象,但其动态响应时间长,且存储规模配置不合理会影响其发展。为此首先提出液流电池与压缩空气储能组成混合储能系统解决并网型风光互补发电系统输出波动不稳定的问题;其次基于典型小时负荷、风力机发电功率和光伏发电功率,针对不同场景,以系统最大收益为目标函数,利用猫群算法优化压缩空气储能系统的容量配置;最后分析压缩空气储能系统的额定容量与额定功率对系统最大收益的影响,验证算法可靠性。结果表明,基于风力机与光伏系统的装机功率分别为20 MW和3.42 MW的场景,压缩空气储能系统容量配置为4 MW和46.5 MW∙h时,其经济性最佳,每周可节约购电成本183688.24元,周最大收益为30543.86元。

太阳能-空气源热泵热水系统新型组合优化设计

太阳能-空气源热泵热水系统(solar-air source heat pump hot water system, SAHWS)常用于宿舍楼宇供暖,通过对系统参数的优化设计可显著提高系统能效性能与环境友好性。为得到一种综合考虑SAHWS经济、能源、环保与节能的优化方法,提出了一种新型组合优化设计策略,并利用TRNSYS软件搭建系统仿真模型,以西安、西宁、拉萨这3座不同太阳能资源等级城市为例,对SAHWS运行工况对比分析。结果表明:与常用生命周期成本设计相比,所提出的组合优化设计不仅降低了系统成本,还有着较低的系统能耗;组合优化设计的热泵能耗与工作小时数最短,且有最低的热损,在投资成本、系统季节性能因子、太阳能保证率以及碳粉尘、二氧化碳排放量均有较好表现。

车辆主动空气悬架控制系统开发与研究

以主动空气悬架为研究对象,建立1/4动力学模型。针对悬架系统非线性特性强、易受外界干扰等缺点,选用模糊滑模控制算法对主动悬架控制系统进行设计与开发。使用Simulink软件建立悬架控制系统模型,并设计控制系统硬件。通过硬件在环仿真验证所设计的控制算法的有效性,结果表明:所设计主动悬架控制系统相较于被动悬架在车身加速度、悬架动挠度和轮胎动位移性能上分别提高了24.52%、29.40%和9.72%,有效地提高车辆行驶的操纵稳定性,同时也改善整车乘坐的舒适性。

超低温空气源热泵与太阳能供热系统在寒冷地区的优化应用

为了加强对环境的保护,推动可持续发展社会的建设,超低温空气源热泵联合太阳能供热系统被研发出来。该联合系统的应用极大地缓解了当前能源紧张的问题,同时对降低环境污染、提高能源利用率、降低供暖成本也有着积极的作用。基于此,围绕超低温空气热源泵与太阳能供热系统展开论述,对当前超低温空气源热泵与太阳能联合供热系统结构进行分析,剖析其中所存在的问题,同时针对问题提出超低温空气源热泵与太阳能供热系统的优化方案,将其应用于北方寒冷地区的一建筑当中,并对应用效果进行分析。

基于PLC的空气起动机控制系统

传统的空气起动机控制系统主要通过硬件仪器来实现,存在操作复杂、精度低、功能难以拓展等缺点。基于LabVIEW软件开发平台,结合传感器、信号调理器、数据采集卡等硬件设备,开发了一套先进的空气起动机控制系统。该系统能够对空气起动机的主要参数进行监测,同时也可以控制空气起动机的辅助设备进行相应的动作。实验表明,系统操作简单、性能稳定、功能易拓展,对提升空气起动机的工作效率、生产效益和工作安全具有一定的意义。

大型钢企压缩空气系统智慧群控技术研究

介绍了某钢企压缩空气系统运行管控现状,指出采用空压机组出口压力设定调控运行以应对系统负荷变化、供需平衡的现有技术手段存在的问题。对大型钢企压缩空气系统的智慧群控技术进行研究,简述了主要思路、技术路线和预期效果,分析了节能效益,为钢企提升压缩空气系统管控技术水平、节能降耗水平等提供参考。

微小型压缩空气储能系统用涡旋压缩机流动特性研究

以空气为工质,基于计算流体动力学方法,对无油空气涡旋压缩机在变工况运行条件下进行了三维非稳态数值模拟。研究发现:动静涡旋齿之间存在的径向间隙,会使得压缩机工作腔内温度、流速和压力的分布不规律;增大转速,不但可以增加涡旋压缩机的质量流量,而且还可以减小切向泄漏量,进而提高压缩机的工作效率;排气压力过大,会降低涡旋压缩机的基本输出性能;在低转速下,过高的排气压力会使得压缩机排气口出现“净回流”现象。

车用燃料电池空气系统供气协同控制策略研究

针对车用燃料电池系统的“氧饥饿”和压力波动影响其动态性能与使用寿命的问题,本文提出了一种基于过氧比补偿的空气系统流量与压力协同控制策略。首先,建立120 kW级的车用燃料电池空气系统模型,通过台架实验确定其参数,并根据实验数据拟合出其传递函数模型。其次,基于扩张状态观测器间接获取电堆阴极压力,采用前馈+PI建立串级控制中外环过氧比控制模型,用以修正目标流量。最后,采用反向解耦与自抗扰控制器对空气流量和压力解耦内环控制,对模型不确定性和外部扰动构成的总扰动进行估计和补偿。仿真与实验研究表明,提出的基于过氧比补偿的串级控制策略能够快速跟踪过氧比、提升电堆功率和精确地控制压力,同时证实了该方案的协同性和鲁棒性。这有助于提升车用燃料电池系统的动态性能,延长其使用寿命。

基于自适应滑模观测器的氢燃料电池空气供应系统泄露故障容错控制

空气泄漏是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统中常出现的一类故障,并且发生概率会随着系统运行时间的增加而逐渐增大,直接影响PEMFC的性能。为此,提出基于自适应滑模观测器(adaptive slide mode observer,ASMO)的容错控制策略。首先采用观测器实现泄露故障下流量重构,通过主动容错控制器调节空压机的供给流量,补偿泄漏的空气流量。同时,设计一种背压阀开度的迭代调节算法用于控制供气压力,保证稳定、合适空气供应,避免电堆出现“氧饥饿”现象。最后,基于模型在环平台对观测器以及容错控制策略进行验证与分析,结果表明:ASMO拥有比传统滑模观测器更好的收敛速度和估计精度;采用基于ASMO的容错控制策略后,系统能够在故障后恢复正常的空气供应,提高了系统整体可靠性。

基于极值搜索的柴油机空气系统模型预测控制

针对配备可变截面涡轮增压器(VGT)、高压废气再循环(EGR)和进气节流阀(TVA)的柴油机进气歧管压力、涡前压力和EGR率多目标跟踪控制问题,提出一种权重系数自学习的扩张状态模型预测控制(MPC)算法.首先,基于柴油机的简化运行机理,提出了三入三出线性变参数预测模型;其次,为补偿因模型与发动机之间偏差造成MPC性能劣化问题,将其等效为3个控制通道的总扰动,并采用扩张状态观测器(ESO)进行快速在线观测和补偿;最后,引入极值搜索算法,对MPC权重系数进行缓慢优化整定,仿真结果表明:在1800 r/min油门开度以最大开度10%的步长向上和向下连续阶跃工况下,对比涡前压力控制,瞬态上升时间相同时本算法超调量比较参数全局优化的比例-积分-微分控制(PID)算法降低30.7%.台架试验中,世界统一瞬态循环(WHTC)动态驾驶循环中进气歧管压力和EGR率跟踪误差IAE(绝对误差积分)值比较传统PID算法分别降低28.3%、17.5%.

深地空间长距离空气输送系统方案比较及优化研究

以某深地空间长距离送风系统为例,采用Ventsim软件计算了4种风量调节方案的系统风机风压与管道阻力的变化,提出了增加干管风机数量和改变进风竖井位置2种优化方法,分析了送风系统管网阻抗与等积孔面积的变化。结果表明,优化后送风系统的管网阻抗和等积孔面积分别最大降低0.102 kg/m^(7)和0.030 m^(2),科学的送风方案既能满足风量需求,又能降低长距离送风系统的阻力,具有较好的节能与经济效益。

2018—2021年成都市青羊区空气污染对呼吸系统疾病门诊量影响的时间序列分析

目的了解成都市青羊区空气污染物对呼吸系统疾病门诊量的影响。方法收集2018—2021年成都市青羊区空气污染物(PM_(2.5)、PM_(10)、NO_(2)、SO_(2)、CO、O3~8h)质量浓度和气象、医院呼吸系统疾病日门诊量资料。用Excel 2010和SPSS 25.0进行统计描述,在控制时间趋势、“星期几效应”“节假日效应”以及气象等混杂因素基础上,采用时间序列的广义相加模型,通过R 4.2.1对空气污染物和门诊量的关系进行时间序列分析。结果除O_(3~8 h)外各污染物质量浓度与呼吸系统疾病门诊量呈正相关。单污染物单日滞后模型显示:PM_(2.5)、PM_(10)、NO_(2)浓度每升高10μg/m^(3),暴露当日门诊就诊超额风险最高(分别为0.491%、0.508%、1.735%),SO_(2)在暴露滞后第1天门诊就诊超额风险最高(5.508%),CO在暴露滞后第7天对门诊量影响效应最大(0.052%)。单污染物平均滞后模型显示:PM_(2.5)在平均滞后1天效应值最大(0.520%),PM_(10)、NO_(2)、SO_(2)、CO在平均滞后7天效应值最大(分别为0.680%、4.241%、15.092%、0.147%)。结论空气污染物PM_(2.5)、PM_(10)、NO_(2)、SO_(2)、CO质量浓度升高,会使呼吸系统疾病门诊量增加,但最大效应值及其对应的滞后时间不同。

耦合空气系统的燃气轮机拓扑自构建建模方法

为了实现通用性强、可扩展性好、灵活高效的整机性能模型通用建模,提出了一种拓扑自构建的燃气轮机整机性能通用建模方法。基于面向对象思想,采用模块化技术构建通用部件库,再通过拓扑接口关联部件组成整机模型,建立了适用于不同燃气轮机类型的整机性能仿真模型。耦合了多支路复杂空气系统迭代求解模型,将其作为部件嵌入整机模型,以取代现有的定比例引气量计算方法。采用跨平台图形开发框架及图像可视化技术,开发了人机交互友好的整机性能预测平台。采用典型双轴燃气轮机算例,与试验结果进行了对比验证。结果表明:对于动力涡轮出口温度,采用恒定引气比方式和当前耦合方法的计算结果与试验结果对比得到的最大误差分别为3.36%和1.31%;对于出口压力的计算在多数工况下的计算精度也有所提高。提出的拓扑自构建的燃气轮机整机性能通用建模方法实现了部件自由搭建及整机拓扑自构建,且耦合空气系统后,整机性能仿真精度显著提高。

西安市空气污染对呼吸系统门诊量的影响

目的探讨西安市空气污染对当地居民呼吸系统疾病的影响,为控制空气污染、减少呼吸系统疾病的发生提供参考。方法收集西安市2016年1月1日至2019年12月31日每日空气污染状况、气象数据及某三甲医院呼吸科日门诊就诊人数。采用病例交叉设计分析空气污染物与门诊就诊量之间的关系。结果大气污染物细颗粒(PM_(2.5))与一氧化碳(CO)在累计滞后4 d(lag04)时危害最明显[RR=1.017(95%CI 1.001~1.034)、1.027(95%CI 1.001~1.054)],仅会增加>65岁人群的呼吸系统门诊就诊量。可吸入颗粒物(PM_(10))与二氧化硫(SO_(2))在累计滞后7 d(lag07)时每增加四分位间距(IQR)浓度,总人群呼吸系统门诊就诊风险分别增加4.26%(95%CI 1.73%~6.87%)和7.03%(95%CI 2.43%~11.84%),PM_(10)对<35岁人群危害效应最明显,SO_(2)对>65岁人群效应十分强烈。二氧化氮(NO_(2))和臭氧(O_(3))浓度的升高仅会增加>65岁人群呼吸系统门诊就诊量。结论西安市大气污染物PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、CO浓度的升高可导致呼吸系统门诊就诊量的增加,并且存在滞后效应,老年人群更应该注重NO_(2)和O_(3)对于呼吸系统的危害。

开式空气循环热泵干燥系统性能仿真分析

为解决能源使用效率低、HCFC/HFC等非环保制冷剂使用等问题,提出了不同于传统干燥技术的以空气为工质的空气循环热泵干燥(ACHPD)系统新技术。建立了数学仿真模型,通过所构建实验台的实验结果进行验证,干燥速率误差在±0.01%以内,系统功率误差在±7%以内。与传统的电加热器干燥(EHD)系统相比,当水质量蒸发率从0.75 kg/h增至3.45 kg/h时,ACHPD系统的节能率达到15%~27%。进气温度由10℃增至40℃和相对湿度由30%增至80%分别使单位除湿能效比(MER)降低约7%和21%。膨胀机效率由0.55增至0.8和压缩机效率由0.4增至0.9会使系统的能效分别降低17%和36%。