压气机叶片加工单元设备OEE分析及预防性维护

通过对压气机叶片加工单元设备整体效率分析,发现在性能开动环节存在较大时间损耗。针对该问题提出预防性维护策略,基于维修引起的相关成本、役龄回退因子和设备运行周期,建立了预防性维护总成本计算模型。利用遗传算法对该模型进行优化,得到最低成本方案。以550 h设备运行时长为例,对该模型进行了检验,得到开展6次预防性维护最为合理。

基于空化烈度的水轮机转轮叶片空化诊断研究

水电机组运行过程中出现的空化会侵蚀过流部件,加剧振动,降低机组效率并影响机组的稳定性,因此对机组空化进行诊断对安全稳定运行十分重要。空化辐射能量信号是宽频带信号,但常规方法仅监测某一特征频率或频带,难以实现空化准确监测,为此提出基于空化烈度开展水轮机转轮叶片空化监测。首先从监测原理出发,对比分析空化对频域能量分布特性的影响,提出采用空化烈度表征空化强弱的程度;然后基于空化机理和水轮机试验数据,提出判定空化发生与否的数学模型;最后开展水轮机空化台架试验,验证所提监测指标的有效性。结果表明:空化会导致高频带成分占比增加,基于高低频能量面积比构造的空化烈度指标能够有效判别出空化的发生及强弱,台架试验判定准确率达100%。研究结果可为水下机构空化等故障的检测提供理论依据。

海上风电装备产业基地生产设施设计

以某大型海上风电智能化装备产业园为例,概述风电产品的主要参数、风电机组和叶片的生产能力规划与特点,并据此分析其工艺流程和生产设施,拟定机组总装车间和叶片制作车间的工艺区划方案。在此基础上,基于工时计算确定工序工位数,结合工位尺寸形成车间的工艺布置,完成生产设施设计,为我国海上风电装备产业基地的规划建设提供参考。

风机盘管性能及内部流场CFD分析

采用数值模拟与试验测试相结合的研究方法,对风机盘管内的多翼离心风机的非稳态CFD模拟结果与该风机的测试性能做对比验证,结果表明二者在高效区吻合较好,静压偏差在3%以内。在此基础上对风机盘管模型进行三维CFD非稳态流动仿真,对风机在风机盘管内的系统效应进行了分析,在机组中风机性能会有5Pa~10Pa的下降。同时,从对产品优化的角度出发研究风机盘管内的流动特征,这些特征表明对风机盘管进行一体化CFD仿真分析优化是有必要的。

基于Stacking预测模型的变桨功率优化策略研究

通过对如何提高风力发电机组的安全运行稳定性和发电量的深入研究,提出了一种基于Stacking预测模型的变桨功率优化算法,既可提高风电机组的发电功率,又减小叶根挥舞弯矩,降低对叶片、风轮、低速轴等部件的损害,提高其运行稳定性。以某一日风电机组功率为例开展变桨功率优化结果表明,发电量提高了2.18%,且3个叶片叶根挥舞弯矩也明显降低。该方法可用于风电场的功率优化和变桨控制。

多室连续混合设备工艺参数对混合能的影响

为了建立适用于多室连续混合设备的系统性设计方法,采用数值计算与高聚物黏结炸药(PBX)模拟料实验相结合的方法对单室容积为2.5 L的多室连续混合设备的混合加强室进行工艺参数(投料速度、桨叶转速)响应分析,得到单位体积混合能与各输入参数之间的关系,并通过实验验证了以单位体积混合能作为混合能力评价指标的多室连续混合设备的设计方法。结果表明:平均扭矩的仿真值与实验值的最大偏差不超过15%,所建立的模型能够较好地反映平均扭矩随工艺参数的实际变化规律;设备所提供的单位体积混合能总量随桨叶转速的增加而增大,随投料速度的增加而减小,随混合室数量的增加而增大,随药浆密度的增加而增大;实验中各工况的混合质量排序与单位体积混合能的排序吻合较好,单位体积混合能越大,混合终产物的混合质量越好;当投料速度为20 kg/h,桨叶转速为45 r/min时,单位体积混合能为32562 J/L,混合终产物中铝粉含量的偏差在1%以内,满足PBX的工业要求。基于单位体积混合能的混合能力评价指标能够指导多室连续混合设备的结构设计与工艺参数选择,可以为后续不同量级设备的设计提供依据。

尾缘锯齿齿角变化对空调外机轴流风叶声场影响的试验研究

为探索尾缘锯齿齿角变化对空调外机轴流风叶声场的影响,根据《声学声压法测定噪声源声功率和生能量级反射面上方近似自由场的工程法》(GB/T 3767—2016)规定的声压级测量方法,在额定转速下采用传声器阵列对不同角度的尾缘齿角风叶进行时间平均声压级测量,利用波束形成技术探究风叶噪声源分布规律。试验结果表明:随着尾缘齿角的增加时间平均声压级均值非线性减小,尾缘齿角为90°的风叶比尾缘齿角为0°的风叶时间平均声压级均值降低了3.2~5.8 dB;随着声辐射频段的增加声源位置向叶尖方向移动且声源的声压级逐渐降低,同时锯齿齿角越大,声源位置随频率增加移动速度越快,移动距离越大。低频段声源位置随齿角变化较小,高频段声源位置随齿角变化较大。为低速小展弦比轴流风叶的降噪工作提供试验参考。

某300 MW抽水蓄能机组双机甩负荷过渡过程试验

以某300 MW抽水蓄能机组为例,开展一管双机机组水轮机工况甩负荷典型大波动过渡过程试验,验证一管双机甩负荷机组最大转速、蜗壳最大水压及尾水进口真空度等关键指标均满足设计要求。此机组是国内首次采用13叶片转轮与333.3转/min转速组合,将13叶片转轮机组的过渡过程中实测数据与仿真计算结果进行对比分析,为后续抽蓄机组采用13叶片及333.3转/min转速组合的优化设计和推动叶片优化设计的基础理论研究提供参考。

630 MW亚临界机组辅机故障减负荷控制策略逻辑优化

为了更好地实现对亚临界机组辅机故障减负荷RB控制,提出了一种630 MW亚临界机组RB控制策略逻辑优化方法。以某电厂2×630 MW机组为例,介绍了空冷燃煤机组主要辅机故障快速减负荷功能的逻辑设计,从RB触发条件、制粉系统停运数量及顺序等方面优化控制逻辑。同时,优化机组给水泵RB、送/引风机RB、一次风机RB等重要辅机RB功能的控制策略。通过RB动态试验,证明了提出的RB控制策略具有显著优化特性,该方法结合了机组改造后的运行需求与运行特点,动态测试中一次风机RB机组的机前压力最高值和最低值为16.7 MPa和12.8 MPa,满足设定要求,其他设备和参数也均在合理范围。在100次试验中,该方法仅发生2次机组未安全、平稳地降至安全负荷,因此有效降低了现场技术人员的控制作业操作强度,提升了机组运行稳定性与可靠性,保证了机组运行控制过程的自动化、智能化与主动化。

轴流风叶尾缘锯齿降噪性能分析及多目标优化

对某空调室外机轴流风叶尾缘进行锯齿设计,以锯齿齿高、齿角和齿间距为影响因素,以出口风量和整机噪声为评价指标进行正交试验,采用正交多项式回归分析结合差分进化算法,确定锯齿结构参数与出口风量和整机噪声的回归模型并分析其降噪性能。运用NSGA2遗传算法对回归模型进行多目标优化,确定尾缘锯齿最佳结构。结果表明:尾缘锯齿的齿高和齿角对出口风量有显著影响,适当增大齿角有利于改善由于齿高所导致出口风量减少的情况;齿角对空调室外机整机噪声有显著影响,适当增加齿间距对噪声抑制具有一定作用;尾缘锯齿最佳结构参数为:齿高5mm,齿角53°,齿间距9mm,通过将优化结果与原型机对比发现其出口风量减少6.82%,整机噪声减小3.8dB(A);采用最佳尾缘锯齿结构抑制低频段离散噪声效果良好,在90°方向上噪声降低最多。有关结论可为空调室外机轴流风叶优化设计提供依据。

汽轮机通流优化改造经济性分析

本次以某热电厂2号汽轮机组为例,对其所存在的问题进行剖析,根据问题提出叶片、静叶栅、汽封的优化改造方式,之后通过试验验证汽轮机高压、中压、低压缸通流效率,并对汽轮机通流优化后的经济性进行分析研究。

大型在役风电机组叶片电热防覆冰关键技术研究与应用

电热技术具有结冰环境和结冰类型适用范围广泛、防覆冰效果显著等优势,成为风电机组叶片防覆冰技术研究热点。以1.5 MW风电机组为例,介绍了电热防覆冰技术原理、系统整体架构设计、系统电气设计、加热结构设计、结冰检测及控制系统设计,阐述了电热内外部施工工艺流程和关键工序,实践证明:采用电热设计和施工方案可以满足在役风电机组叶片防覆冰技改要求,防覆冰效果明显。该电热防覆冰技术设计和施工方案可为大量在役覆冰机组工程实施提供参考。

双馈风力发电机组变桨距控制及低电压穿越技术研究

双馈风力发电组变桨距有效控制与低电压穿越技术的应用,有利于增强风力发电稳定性,实现风力机高效运行。文章依据双馈风力发电机组变桨距控制原理,通过对变桨距控制模型、改进变桨距控制器、明确运行控制流程、完善变桨距控制结构等路径进行分析,促使风力机在变速运行中充分吸收风能,从而有效应对双馈风电机组的低电压穿越过程,提高双馈风电机组的故障穿越能力,以此助力风力机达成电网系统闭环控制目的。

基于模态理论的叶片动频率计算方法

旋转状态下叶片动频率分布情况是叶片设计以及机组故障诊断必须考虑的重要因素。提出了一种基于模态分析理论 ,利用实测静态叶片模态参数重构旋转叶片动力方程 ,从而获得叶片在不同转速下的动频率。该方法可以考虑叶片径高比、叶片安装角、仰角的影响 ,可以考虑叶片切向和法向振动之间以及多模态之间的耦合 ,计算结果表明该方法具有很强的实用性。还提出了基于模态理论的叶片动频系数计算公式。最后结合实例进行了计算 。

泵站叶片可调单机组日运行优化方法研究

提出叶片可调单机组日运行优化动态规划数学模型,以耗电费用最少为目标函数,峰谷电价与站下水位变幅过程划分阶段变量,各阶段开机水泵的叶片安放角为决策变量,规定时段内的抽水量为约束条件。以受长江潮汐影响的江都四站为例进行计算,结果表明:(1)在典型潮位过程、设计日均扬程、机组满负荷工作时,叶片可调单机组日运行优化结果与叶片安放角维持原设计安放角相比可节省电费5.24%;叶片安放最优角度与峰谷电价相关,峰电时为-4°,非峰谷与谷电时为+2°。(2)在潮型不变情况下,日均扬程分别为4.8、5.8、6.8、7.8和8.3m时,叶片全调节运行方式与叶片维持原设计安放角相比,可节省费用在3.4%～6.2%之间,平均节省费用4.45%,单位提水费用平均下降4.55%。

泵站多机组叶片全调节优化运行分解-动态规划聚合方法

针对泵站多机组叶片全调节日优化运行数学模型,提出了大系统分解-动态规划聚合求解方法。以泵站日提水耗电费用最小为目标,机组提水量为协调变量,将该模型分解为若干个单机组叶片全调节日优化运行子模型。该子模型以机组叶片安放角为决策变量,机组提水量的离散值为状态变量,采用动态规划方法求解。构造的聚合模型以各机组提水量为决策变量,泵站提水量的离散值为状态变量,同样采用动态规划方法求解。该方法可解决安装不同型号泵机组或各机组性能存在差异的站内最优化运行问题。以淮安四站运行为例,获得了较好的优化效果。

恶劣气候条件对风电机组的影响分析

在我国,恶劣的气候条件是风力发电机组设计考虑的重要因素。为此,详细分析了低温与结冰、台风与雷击等恶劣自然条件对风力发电机组的影响,简要介绍了国内外在这方面的研究情况,并提出了应对措施及今后的研究方向,以供今后的设计参考。

基于分层模态综合法的大型汽轮发电机组转子-末级叶片耦合系统扭转振动分析

针对应用三维有限元法计算大型汽轮发电机组转子-末级叶片耦合系统扭转振动时存在自由度多和难以实现等问题,在模态综合法(CMS)的基础上,推导了计算转子-末级叶片耦合系统振动的分层二重CMS法的基本方程,给出了降阶的思路和原理.采用该方法对某1 000 MW汽轮发电机组的转子、末级和次末级叶片组成的耦合系统进行了扭转振动特性计算和分析,与不考虑末级、次末级叶片实际结构影响的固有振动特性进行了对比.结果表明:如果不考虑末级叶片的实际结构,会漏掉一些重要的振动模态,给转子和叶片的安全带来隐患;降阶前系统的自由度达到1.5亿,而降阶后系统的广义自由度仅为原自由度的0.07%;分层二重CMS法可用于大功率机组转子、末级、次末级耦合系统的扭转振动分析.

1000MW机组汽轮机末级叶片除湿缝结构设计与优化

以某1 000 MW机组汽轮机末级叶片为对象,采用CFX软件对该汽轮机末两级叶栅内凝结流动及水滴沉积过程进行了数值模拟,计算分析了除湿缝的缝隙位置、角度、宽度及数目对除湿效率、二次水滴去除率和级效率的影响。结果表明:为保证末级叶片同时具有较好的除湿性能、级效率和静叶刚度,除湿缝结构应设计在相对叶高60%以上,且在压力面和吸力面相对叶宽80.6%和29.2%处;除湿缝角度选取45°,除湿缝宽度采用1.0mm;若不考虑空心静叶的强度问题,单段除湿缝的综合性能更优;当开缝面积相同时,双缝除湿缝的各项性能均更优;当开缝宽度相同时,单缝除湿缝的综合性能更优。

泵站变角变速组合优化运行算法

建立了泵站多机组叶片全调节与变频变速组合优化运行数学模型,提出了基于动态规划逐次逼近法的大系统分解-动态规划聚合求解方法.以泵站日提水耗电费用最小为目标、机组提水量为协调变量,将该模型分解为若干个单机组叶片全调节与变频变速组合日优化运行子模型.该子模型以机组叶片安放角及机组转速为决策变量、机组提水量的离散值为状态变量,采用动态规划逐次逼近法求解.构造的聚合模型以各机组提水量为决策变量、泵站提水量的离散值为状态变量,采用动态规划方法求解.以某泵站运行为例,在满负荷、80%负荷、60%负荷下,各日均扬程下泵站多机组叶片全调节与变频变速组合日优化运行较定角恒速运行平均单位提水费用分别节约5.80%,25.19%,32.20%.