涡轮压缩膨胀机的设计与性能分析

随着人们环境保护意识的加强,天然工质制冷剂重新受到研究人员的关注。空气是一种安全且对环境绝对友好的天然制冷剂,未来,压缩空气制冷循环有望成为传统蒸气压缩制冷循环的潜在替代品。压缩膨胀机作为压缩空气制冷的核心部件,其工作效率对机组性能有直接影响。为了设计出能够配合膨胀机高效工作的离心压缩机,需要对传统的设计方法进行一些修正。本文将质量、动量、能量守恒与射流尾迹区理论相结合,并将传统的离心压缩机相关参数推广到较低压力的范围中,提出了一种与现有的涡轮膨胀机相匹配的离心压缩机几何参数的设计方法。使用该方法为现有的膨胀机设计了对应的离心压缩机,并利用其他学者分析过的离心压缩机模型对该方法进行验证,利用计算流体力学方法(CFD)对压缩膨胀机变工况下的工作性能及对膨胀功的利用率进行模拟分析。按本方法设计的离心压缩机在设计工况下能够以高于92%的效率利用膨胀机的输出功。在变工况条件下能够以高于88%的效率利用膨胀机的输出功,并且在设计质量流量附近能够顺利运行。

基于功率流有限元法的涡旋压缩机振动特性研究

针对涡旋压缩机内部振动传递路径复杂,采用传统的传递函数法往往不能真实地描述振动产生与传递的本质问题,引入功率流有限元法从能量角度分析振动传递特性,进行涡旋压缩机内部振动产生、传递与空间分布的可视化研究。在分析涡旋压缩机的动力拓扑关系基础上建立激励源,提取与振动响应模型并进行仿真分析;利用实体试验和响应分析结果对比进行模型有效性分析;在验证后的模型上定义8个能量输出面,分析谐波与激励作用下上支撑和下支撑的振动能量传递特性,并且计算节点的功率流矢量确定振源的空间分布。结果表明,涡旋压缩机曲轴在运转到280°时,振动频率在1 000 Hz与1 890 Hz时振动能量传递率较高,上支撑能量分布均匀并集于自身,下支撑能量集中于支脚并向外传递。研究方法和研究成果对于涡旋压缩机振动分布及传递、振动控制和优化设计等方面具有一定借鉴意义。

燃料电池空压机气磁悬浮系统的协同控制研究

针对燃料电池空压机目前存在的驱动和支承问题,提出一种箔片动压轴承和动力磁轴承一体化的气磁悬浮型空压机。基于空压机的结构组成,建立空压机磁悬浮支承力、气悬浮支承力以及空压机转子动力学数学模型;基于燃料电池空压机转子系统动力学模型的状态空间方程,设计抗干扰强的协同控制器,并对它进行了转速、驱动转矩、转子悬浮位移以及电磁调节力等关键物理量的仿真分析。结果表明:协同控制在响应、抗干扰以及鲁棒性方面的控制优于PID控制。基于协同控制和PID控制建立了控制实验平台,并对空压机转子的气磁悬浮进行分析,进一步验证了协同控制具有优良的控制效果和良好的控制性能。

一种降低燃气轮机试验平台启动系统功率的方法

采用轴流压气机作为负载单元的燃气轮机试验平台,启动系统-负载-燃气轮机之间采用柔性联轴器联接。启动阶段,随着机组转速的提高,轴流压气机的功耗逐渐增大。文章通过对比升速阶段燃气轮机常规启动、变工况启动两种方式对启动系统的功率需求,得出大幅降低启动功率的方式,为以后燃气轮机带负荷试验平台设计提供了参考和经验。

大功率往复式压缩机管道振动原因及振动控制研究

大功率往复式压缩机在天然气生产和输送中具有重要作用,其安全性对于整个天然气系统的稳定至关重要。然而,该类压缩机在运行过程中产生的振动问题,不仅会降低其工作效率,还可能引发安全事故。文章分析了大功率往复式压缩机管道振动的原因,并提出了有效的控制措施,旨在保障天然气储气库的生产安全,提升压缩机运行效率。

基于MCGS的压风机房智能配电SCADA系统设计

针对鲍店煤矿压风机房电能监测不到位、造成电能浪费的具体情况,为提高供电质量,在分析国内煤矿智能化建设现状的基础上,设计了一种基于MCGS的煤矿压风机房智能配电的监视控制与数据采集(SCADA)系统。该系统通过MCGS触摸屏将煤矿压风机用电信息集中采集并显示,同时经服务器上传至调度中心,远程监控设备的非正常用电,实现压风机房供电系统配电的精准化维护。运行结果表明,该系统可实时掌握压风机房配电系统的运行状态,提高了鲍店煤矿配电的智能化水平,同时协同已有的节能设备和监测系统,有效降低能耗,提高煤矿的经济效益。

风冷螺杆空压机测试系统及环境参数对性能影响研究

针对大型风冷螺杆空压机散热量大,会使周围环境温湿度迅速发生变化的特点,设计了一种局部排风的空压机性能测试系统,并探究环境参数变化对空压机容积流量和比功率的影响。结果表明:测试环境温度均匀性能达到0.5℃以内,空压机进气口温度波动度在±0.3℃以内,确保了测试环境的稳定性;空压机的容积流量受环境温度和相对湿度的耦合影响,空压机处于低环境湿度时,相对湿度影响更大,处于高环境湿度时,则相反;空压机的比功率随着测试环境温度和相对湿度的增加而增大,受环境温度的影响更大;在测试范围内,环境相对湿度为50%,温度为20℃时,空压机性能最好。研究结果可为根据实际运行环境选定空压机提供一定的理论指导。

船用柴油机均值模型建模及仿真研究

柴油机模型的研究是探究柴油机性能、实现虚拟仿真的基础,可缩短仿真计算时间、有效节约柴油机开发成本。本文以RK270柴油机为研究对象,使用GT-POWER软件建立稳态性能仿真模型,在此基础上,采用仿真精度高、计算速度快的平均值法,以C++语言建立柴油机平均值模型,并归纳通用的平均值模型建模标定校核流程;提出二元响应拟合的方法,解决了涡轮增压器特性参数处理困难的问题,并借助数学工具,获得了压气机主要工作区域内拟合精度较高的模型。完成模型开发后,分析了8组工况下的仿真结果,通过误差分析,验证了模型的准确性,丰富完善了柴油机建模理论和方法,可应用于实时控制模型的动态仿真或者实现与船舶动力系统的交互。

双冷水式机房空调自然冷却应用的节能分析

为了探索我国各地双冷水式机房空调自然冷却应用的节能潜力,给出了一种双冷水式机房空调自然冷却应用系统架构并分析了其运行模式。建立了双冷水式机房空调与冷水式机房空调的对比分析模型,利用当量压缩机耗电量对双冷水式机房空调的自然冷却应用进行了节能计算分析。结果表明:双冷水式机房空调直接利用冷却塔自然冷却的应用方式具有广泛的适用性;节能效果在可充分利用自然冷却地区越发突出,在不考虑水资源紧张的前提下节能率由高至低依次为西北、东北、华北、云贵高原、华东、川渝、华中及华南地区,其中西北地区绝大部分城市的节能率超过80%;通过采取节能优化措施可进一步提升双冷水式机房空调在水资源丰富、自然冷源相对贫乏的华南地区的节能效果,节能率提升值可达14.1%~20.5%。

振荡与瞬间过载情况下空压机组启动功率智能控制

为解决工业空压机组启动过程中储能变流器出现振荡和瞬间功率过载问题导致功率不平衡的问题,该文设计一种空压机组启动功率稳定自动控制方法。根据空压机软启动过程中,空压机组功率因数角的变化规律,使用变点分组法对采集到的功率因数角的离散程度进行划分,利用功率因数角闭环反馈对动态过程的触发角进行补偿,解决振荡问题。为了防止储能变流器过载的问题,通过计算有功功率损耗、增益、损失能量等指标,引入恒功率控制来保持输出功率的稳定性,通过调节稳定控制参数并实施自适应模式转换,实现空压机组在不同工况下启动功率稳定输出的自动化控制。实验分析表明,设计的方法功率稳定化控制精度高、响应迅速,拥有较大的应用优势。

计及压缩机运行域的动态最优电-气能流凸化算法

压缩机是电-气互联系统的关键元件,其运行工作点是否位于运行域内关系到系统的安全稳定运行,同时其模型非凸性大幅增加了最优电-气能流的求解难度。为此,该文在压缩机准确建模的基础上,针对电力和天然气系统迥异的传输特性,提出一种计及压缩机运行域的动态最优电-气能流凸化算法。首先,根据压缩机运行参数与状态变量间的映射关系,构建压缩机三维运行域模型,并利用超平面实现运行域的凸包络松弛。其次,考虑差异化传输特性建立动态最优电-气能流模型,实现模型的混合整数二阶锥凸重构,并提出一种基于动态线性化与紧缩凸包络的凸化算法。最后,算例验证所提模型的有效性,表明所提算法在计算精度和效率上均优于连续锥规划算法。

压缩空气储能技术研究现状及发展趋势

[目的]压缩空气储能具有储能容量大、安全性高、寿命长、经济环保、建设周期短等优势,是未来和抽水蓄能相媲美的长时储能技术,成为未来储能重点布局的方向。在此背景下,文章通过对压缩空气储能技术现状进行综述,分析不同压缩空气储能技术的工作原理、面临挑战及解决方案,以期对压缩空气储能技术的发展提供参考。[方法]文章首先对压缩空气储能技术原理进行了介绍;对系统中的压缩机、透平膨胀机和换热器等关键设备进行了阐述,分析了大规模压缩空气储能用的关键设备;并从地面关键工艺技术和地下储气设施两个角度介绍了大规模压缩空气储能系统的常用关键技术、发展现状及工程案例;最后对压缩空气储能技术的未来发展趋势进行了分析。[结果]结果表明:蓄热式压缩空气储能是当前国内的主流技术,且高温储热成为未来压缩空气储能发展方向,也是压缩空气储能提高效率的重要途径。同时,系统关键设备和技术优化、成本降低、应用场景发展等方面尚有一定改进空间。[结论]压缩空气储能作为一种长时储能,对未来构建新型电力系统具有重要的支撑作用。

往复式瓦斯压缩机的节能技术及工况实验研究

为解决往复式压缩机在实际工作中由于温度、压力以及介质组分发生变化而导致设备工作不稳定、能耗增加的问题,在对往复式压缩机节能技术展开分析研究的基础上,以DW-42/(0.4-1.4)-X往复式压缩机为例,对实际工况数据进行调研分析,并建立实验平台对工况参数进行测试,所得的结论将指导往复式压缩机节能控制系统的设计。

安钢2号高炉配套鼓风机精益化设计与提升

由于生产模式的调整,高炉配套鼓风机经常在小风量、高风压状态下运行,工况点距离喘振放风调节线较近,因此防喘阀经常打开,机组处于放风运行的状态,鼓风机出力不能得以完全发挥,运行成本居高不下;此外,高炉鼓风机启动时,由于送风止回阀受工艺技术等条件限制,会导致其无法正常打开,影响高炉正常供风。针对此情况,根据现场实际对鼓风机进行技术革新和设计改造,经改造方案实施后,存在的问题得以解决,可为同行业者遇到同类问题提供一定的解决思路。

空压系统节能优化改造运行总结

针对空压系统的能耗高、压缩空气品质低等问题,经过数据分析和技术对比,采用离心式空压机、零气耗干燥机等新设备对空压系统进行优化节能改造,实现了卓越运营。

天然气管道电驱压缩机抗晃电技术应用研究

电驱压缩机是天然气管道输气作业的核心设备,受电源线路、供电设备等外界因素影响时产生电压暂降(又称晃电)而停机,影响天然气正常输送,造成不必要的经济损失。通过分析供电系统晃电对压缩机工艺操作流程产生的影响,从工艺控制、供电系统及设备功能等方面对电驱压缩机抗晃电需求提出新的工作思路和整体解决方案,并应用于电驱压缩机及配套辅助设施,各项措施和技术指标均满足电驱压缩机多变工况、安全运行的要求。抗晃电主要措施相互关联、同时工作,共同保证电驱压缩机连续运行,对天然气管道工程的设计、建设、运维具有指导意义。

混合脱氢装置热泵压缩机振动过大的原因分析及解决措施

通过分析30万t/a丙烷/异丁烷混合脱氢装置热泵压缩机振动值超标问题,开展频谱分析和仿真计算,发现主要是热泵压缩机进口和一级出口管线支撑梁刚度不足,恒力弹簧支架在水平方向上对管道约束力不够及管道内丙烯流速和方向变化等原因造成的,然后进行了针对性的改进,如新建型钢框架、安装动力管卡替换恒力弹簧支架,新增液压阻尼拉杆和液压阻尼器以及更换加固支撑梁等。最终,使得管道钢结构基础稳固性得到了有效增强,管线振动得到了有效的控制,使得热泵压缩机进、出口的振动得到了明显的改善,管线振动振幅最大值由5.4 mm降至1.16 mm,消除了装置运行安全风险,保障了热泵压缩机的安全平稳长周期运行周期。

蒸汽动力空压机代替电驱动空压机的可行性分析

针对空压站耗电量大的问题,探讨了将空压站系统中电动离心式空压机替换为蒸汽动力式空压机,由厂区蒸汽驱动的吸收式制冷机向压缩热再生吸附式干燥机的冷却器提供制冷量的可行性。该方案可有效利用厂区余热产生的蒸汽,降低电力消耗和运营成本。但是蒸汽计算成本对系统收益影响较大,对于需要大量压缩空气且有较多余热可利用产生蒸汽的工业生产场所,蒸汽动力空压机代替电驱动空压机是一种可行的选择。

基于KPCA的核电厂隔膜压缩机缸盖螺栓松动故障诊断研究

针对核电厂隔膜压缩机容易发生缸盖螺栓松动的问题,通过分析螺栓松动的影响因素,搭建了隔膜压缩机缸盖螺栓松动故障诊断试验系统,掌握了螺栓松动前、后缸盖所有螺栓轴向力的差异变化、分布特征和影响规律,基于KPCA算法和故障重构贡献率构建了一种螺栓松动故障识别与定位方法。不同松动状态螺栓的训练与测试结果表明,轴向力是识别螺栓松动状态的关键特征,该方法依据缸盖螺栓轴向力载荷实时数据和变化规律,可以快速识别螺栓松动的故障行为,准确判断松动螺栓的故障位置,当轴向力衰减系数为5%和10%时,最低识别准确率分别为96%和98%。研究结果为隔膜压缩机螺栓早期松动预警和在线实时检测提供了新的方法,对确保核电厂隔膜压缩机安全稳定运行具有重要意义。

电力系统稳定器在PTA装置空压机组的仿真应用分析

为了解决大型余热发电机组受工艺生产波动影响,系统稳定性差的问题,提出了引入电力系统稳定器(PSS)作为励磁调节器的附加控制。介绍了PSS的类型与特点,并选择PSS4B作为控制模型,基于300万吨PTA项目空压机组实际参数,采用Matlab/Simulink软件模拟发电机在不同工况与扰动条件下的运行情况,仿真结果验证了PSS4B的有效性。