Experimental Study of Active Magnetic Bearing on a 150 M^(3)Turbo Oxygen Gas Expander

This paper is concerned with the investigation, experiment and design analyses on the application of active magnetic bearings for a 150M 3 turbo oxygen gas expander having 1.16 kg weight and 30 mm diameter rotor, which was supported by two aerostatic bearings formerly. Now, the machine can work steady at a rotation speed of 92,000 r/min, and can be run up to a maximum rotation speed of 104,000 r/min.

氦低温透平膨胀机热力性能数值模拟与实验测试

为了深入研究氦透平膨胀机在降温过程及低温条件下的热力学特性,依托ADS 500 W/4.5 K低温制冷机建设了80 K温区的实验系统,进行了氦透平膨胀机的低温变工况测试。测试的氦透平膨胀机主轴轴径为12.00 mm,采用动压氦气体轴承支承,最高转速可以达到252130 r·min^(-1)。在膨胀比为1.88时,膨胀机最大出口温降达到8.1 K;在膨胀比为2.07时,等熵效率达到最高值71.2%。以实验用氦透平膨胀机尺寸及测试工况为基础,建立了透平的数值模型。采用商业软件ANSYS CFX对透平的热力性能及降温特性进行了数值模拟,得到了相应的理论温降曲线。研究结果表明:所建数值模型能够较好地预测该氦透平膨胀机的温降过程,膨胀机出口温度的实验值和计算值结果最大相对偏差为0.45%;所测试的低温氦透平具有优良的热力性能和降温特性,测试的动压氦气体轴承表现出良好的支承稳定性,数值计算和实验结果可为后续相关研究和大科学装置的应用提供参考。

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。

氢气透平膨胀机静压止推轴承参数设计研究

为了提高应用于氢气透平膨胀机中的氢气静压止推轴承的静态承载特性,建立了带均压槽的单排环形供气小孔静压止推轴承模型。应用Fluent软件进行仿真计算,分析了节流孔深度、节流孔数目、节流孔分布圆半径、节流孔直径对于轴承静态承载特性的影响。与文献实验值进行对比,验证了仿真模型以及方法的有效性。结果表明,为保证最好的轴承静态承载特性应选择合理的气膜厚度,增大节流孔深度可以减少轴承最大耗气量,节流孔分布圆半径为R=/R_(1)R_(2)时静态承载特性最好,减小节流孔直径以及节流孔数量可以减少轴承耗气量并且增大气膜最大刚度,但会降低轴承承载力与大气膜厚度下刚度。

低温氦气体轴承透平膨胀机的设计

针对我国氦透平膨胀机的研制任务 ,设计了一台氦气体轴承透平膨胀机。从机械性能方面就该氦透平膨胀机开展了理论与试验研究 ,以高稳定性为主要目标进行了氦透平膨胀机的结构设计 ,实现了绝热及密封、快速装拆等要求。氦透平常温、低温实验证明该机具有良好的热力性能及机械性能 ,本文侧重于对该氦透平膨胀机结构设计的探讨。

气体轴承在低温透平膨胀机上的应用

简要介绍了气体轴承的发展及其在低温透平膨胀机上的应用状况。分析表明 ,开发具有良好性能的新型箔片径向气体轴承 ,研制高稳定性的全动压气体轴承不仅具有巨大的经济效益 ,而且具有较高的学术价值。

低温氦透平膨胀机转子临界转速求解

针对EAST低温氦透平膨胀机开启问题,对传统Riccati传递矩阵法进行了改进,利用Matlab强大的矩阵计算能力,结合PRO/E和CAD软件,综合考虑了影响转子临界转速的各种因素,编写出了高精度的计算程序,分析了EAST启动透平膨胀机B过程中转速随阀门开度和叶轮进口压力的变化曲线和实验数据,计算得出了透平膨胀机B转子的临界转速,为后来试验开启透平膨胀机和进行氦透平转子稳定性研究提供了理论依据。

气体轴承在高速透平机械中的应用

气体轴承具有速度高、精度高、功耗低、寿命长、低振动、无污染等优点,气体润滑技术在高速透平机械中具有广泛的开发和应用前景。全面回顾了我国在低温透平膨胀机领域开发应用气体轴承的历史与发展概况,以及国外在制冷机、风机等通用高速透平机械中动压气体轴承成功应用的实例。

低温氦透平膨胀机静压气体径向轴承的改进设计

针对超导托卡马克(Experimental advanced superconducting Tokamak,EAST)氦制冷机中的低温氦透平膨胀机运行不稳定性问题,从雷诺方程出发,推导出可以一次性计算得到静压气体轴承4个性能参数的计算程序:承载能力、刚度系数、气体消耗量和摩擦功耗。做出承载能力和气体消耗量随小孔直径和随半径间隙的变化曲线。在现有条件下提出改进氦透平膨胀机的设计方法,试验结果表明,此方法能有效改善氦透平膨胀机的稳定性,该研究成果是下一步整体改进EAST低温氦透平膨胀机重要理论的前提。

压缩空气储能技术现状分析

从电力供应的"削峰填谷"入手,阐述了储能的背景环境。重点分析了压缩空气储能(CAES),比较了各种储能形式的发电效率及技术参数。通过比较国内外CAES的发展及技术研究现状,我们清晰地认识国内的发展状态及与发达国家之间的差距。结合特定CAES形式,理论上分析热动力性能及效率,并论述了CAES在将来风电并网中良好的前景。

低温氦气体轴承透平膨胀机实验系统设计

设计了一套氦透平膨胀机实验系统,该系统可以用来对工作在液氢—常温区范围内的不同规格的氦透平膨胀机进行性能测试,还可以用于开展以氦为工质的低温环境下透平膨胀机实验研究,以期掌握氦透平膨胀机的关键技术并进一步提高氦透平膨胀机的性能。

高速透平膨胀机临界转速的计算与分析

为了保障高速透平膨胀机的稳定性,针对高速透平膨胀机转子临界转速的确定问题,分别讨论了Prohl递推法、Riccati传递矩阵法和有限元QZ(FEQZ)法在各向异性的弹性支承轴承转子系统阻尼临界转速计算中的优缺点.考虑到透平膨胀机实际的结构和应用情况,建议气体轴承支承高速透平膨胀机转子临界转速的计算方法采用FEQZ法,同时运用Matlab语言分模块设计了计算程序,大大简化了编程过程,提高了计算精度.在此基础上,通过在实际工况参数范围内的实例,分析了某透平膨胀机转子支承刚度和阻尼对转子系统阻尼临界转速的影响,并与工程实验数据进行了对照,从而验证了模型与分析计算的可靠性.

EAST氦低温系统透平故障分析

针对EAST氦低温系统的俄制氦透平膨胀机运行过程中出现的故障,从透平流道与轴承支撑两方面进行了分析,提出了氦透平膨胀机在启动过程中可能出现的问题及相应的解决方法,并专门针对出现故障的透平2,分析了导致其出现故障的原因。

凝析气田外输气烃露点控制方法研究

凝析气田普遍为高压气田,处理厂采用传统的节流阀制冷控制外输气烃露点工艺,在气田开发后期出现不适应性现象。为了进一步提高处理工艺对气田开发的适应性,提出了用透平膨胀机代替节流阀制冷以控制烃露点的工艺。通过对节流阀制冷脱烃工艺和透平膨胀机制冷脱烃工艺的对比分析认为,透平膨胀机低温脱烃工艺不仅能降低集输压力,延迟工艺调整的时间,而且降低了工程建设投资及能耗,具有较强的适应性,可为其他凝析气田处理工艺设计提供新的思路。

小型透平逆布雷顿循环空气制冷机的研制

随着高效紧凑换热器和低温透平膨胀机特别是高速气体轴承透平膨胀机的发展 ,逆布雷顿循环空气制冷机在普冷和深冷领域拥有更广阔的应用前景。为了深入研究逆布雷顿循环空气制冷机系统及其主要部件低温透平膨胀机、换热器的运行性能 ,西安交通大学制冷与低温工程研究所研制了 30 Nm3/

氦制冷系统气体轴承透平膨胀机设计

描述了氦制冷系统的流程设计,根据流程确定系统关键部件透平膨胀机的参数,设计并研制了一台氦气透平膨胀机。为达到氦透平膨胀机高速稳定性及高绝热效率的要求,采用NREC对氦透平膨胀机优化通流部分,采用FLUENT分析气体轴承性能,优化气体轴承机构,采用ANSYS分析优化转子结构参数,提高转子临界转速。现场试验结果表明优化设计后的氦透平膨胀机,在转速12万转/分钟稳定运行,绝热效率达到72%以上,达到了系统设计要求。

超流氦低温系统发展及涡轮冷压缩机的应用

2 K下大型氦低温系统已采用离心式涡轮冷压缩机在低温低压下对饱和液氦槽减压操作,以获得超流氦或过冷氦。介绍了2 K温度级超流氦制冷机发展情况和涡轮冷压缩机在氦制冷系统中的应用,以及中国科学院等离子体物理研究所EAST超导托卡马克氦低温制冷机中过冷氦的制取过程。

新型氦气体轴承透平膨胀机的研制

着重介绍所开发的新型氦气体轴承透平膨胀机的主要设计参数及关键部件的结构 ,该氦气体轴承透平膨胀机用于空间环境模拟的氦制冷系统。在设计中 ,利用多目标优化程序获得了较好的热力性能及较高的失稳转速。同时还开展了不同工质的相似模化研究 ,以便更好地预测氦透平膨胀机的热力性能。为了测试透平膨胀机的热力性能及机械性能 ,进行了多次的常温空气试车及液氮级温度低温试车 ,试验结果及现场实际试车结果表明氦气体轴承透平膨胀机具有优异的热力性能及机械性能 。

透平膨胀机热力性能的理论预测

为解决实测透平膨胀机性能曲线的困难，同时也为奠定组织经济、有效地相似模化试验的基础，本文提出了一种较为完善的考虑了物性的以一元流动理论为基础的透平膨胀机性能预测方法。经与试验结果对比，验证了该方法的合理性和有效性。

油气混合氦透平膨胀机在EAST低温系统中应用现状研究

介绍用于EAST(Experimental Advanced SuperconductingTokamak)低温系统中特殊结构的氦透平膨胀机,并且指出在当前降温过程中氦透平膨胀机不稳定性问题。分析2种降温模式(使用透平D和不使用透平D)对制冷机性能的影响,结果表明不使用透平D将会大大降低制冷机的性能。在现有条件下提出对静压气体轴承的改进设计,试验结果表明此方法能有效改善氦透平膨胀机的稳定性。