阀门开度对余压发电水轮机水力性能的影响研究

为了研究阀门开度对余压发电水轮机水力性能的影响规律,以肖家河污水处理厂的余压发电水轮机为研究对象,选取3种不同开度的阀门进行对比,采用Ansys CFX软件的standard k-ε湍流模型进行全流道数值模拟,得到阀门开度与余压发电水轮机水力性能之间的关系。结果表明:阀门开度对余压发电水轮机外特性的影响呈非线性关系。阀门开度小于50°时,开度的变化会明显影响水头,但随着开度增加,其影响逐渐降低;流量的增加会导致不同开度下外特性之间的差距扩大。高湍动能区域主要分布在泄水锥与阀门附近,随着流量的增加,余压发电水轮机内阀门附近的高湍动能区域增加,而泄水锥附近的高湍动能区域减少。在相同工况条件下,阀门开度越大,流道内的高湍动能区域越少,而流量增大会增加由阀门开度引起的湍动能特性之间的差异。

3.9Mt/a渣油加氢装置节能优化运行分析

渣油加氢装置是炼油厂的能耗大户,其中电耗和燃料气消耗所占比例最大。上海石化渣油加氢装置采取了一系列措施降低电能和燃料气消耗,通过新氢压缩机新增HydroCOM气量无级调节系统、提高液力透平投用率、使用节能风机叶片、加热炉系统综合升级改造、提高高压换热器换热效率等措施,装置节能工作取得了较大成绩,装置能耗由2018年的17.337kg标油/t降低到2021年的11.474kg标油/t,三年来装置能耗共降低了33.82%,高能耗的状态得到很大的改善。目前装置能耗相较于同类先进装置仍存在较大的差距,还存在较大潜力,今后可以采取优化冷低分油换热流程、提高蜡油进料温度、优化分馏塔操作温度、提高机泵效率、提高净化水回用率、优化反应器温度、优化反应进料泵备泵预热方式等手段,进一步改造和节能优化,降低渣油加氢装置能耗。

余能回收水轮机叶片参数化设计与性能研究

为便于水轮机叶片设计操作和形状控制,建立了叶片参数化设计方法并应用于微型余能回收水轮机。首先,基于轴面流线积分方程推导得到叶片骨线的参数化公式并给出设计流程图和计算表。然后,分析了余能回收水轮机的特点,并针对输水管网余能回收案例进行水轮机参数化设计。最后,通过数值仿真对余能回收水轮机全流道进行计算与分析。参数化设计过程中得到叶片包角、安放角等参数曲线,通过调整叶片包角分布曲线可以改变叶片口速度矩分布。经参数化方法设计得到的水轮机内部流场均匀,最优数值预测效率达93.6%。通过试验验证机组运行良好,水轮机运行效率约88.3%,基本满足使用要求。研究成果为微型余能回收水轮机的设计提供参考。

轴面流道类型对径向直叶片水轮机的性能影响

针对径向直叶片水轮机轴面流道做混流式和全径向式布置时对性能的影响进行研究。首先建立径向直叶片水轮机的理论模型,然后基于两种不同类型的轴面流道进行转轮设计,最后通过数值仿真对其外特性和内部流场进行分析对比。研究表明,两种方案均能适应超小流量和较宽的水头变化范围,采用混流式流道方案时最优数值预测效率为81.4%,较全径向式流道方案偏大1.8%,并具有较高的过流能力。经试验检验混流式流道方案的最优效率约74.2%,基本满足超小流量余能回收的需要。研究成果为超小流量余能回收水轮机的设计提供参考。

水轮机可倾瓦轴承承载性能计算及试验研究

在我国大型水轮机组中,流体支承可倾瓦滑动轴承由于有更优的减振性能和承载能力,已广泛应用于水力机械中。为了探究其在实际工程中的承载性能,本文首先介绍其动力润滑原理,根据Reynolds方程及内-外层油膜流量平衡方程、Walther“黏-温”方程,建立了流体支承可倾瓦的油膜压力分布计算模型,基于MATLAB编程数值求解,结果表明内层动压油膜呈“双峰型”分布,静压层油膜在静压腔内为定值,并且在试验的各工况下轴瓦处于单侧浮动状态。对内径125 mm的三瓦流体支承可倾瓦滑动轴承研制了倒置式轴承试验台,并在不同工况下进行了油膜压力的测试,结果表明相比于外载荷,转速对轴承承载性能的影响更明显,在设计轴承时应优先考虑转速的影响。当轴承在较高转速工作时,油膜呈现较大的刚度,具有良好的承载性能,能满足水轮机组的使用性能要求。研究结果为流体支承可倾瓦滑动轴承的性能分析和优化设计提供一定的参考依据。

能量回收液力透平研究综述

液力透平回收能量是一项过程节能技术。对液力透平能量回收装置的研究主要有3个方面:液力透平性能,回收装置配置及运行工况调节。运用新的水力设计理论与方法可提高透平综合性能,这是液力透平研究的趋势。透平与相关设备性能、系统工况参数互相匹配,使回收装置在高效区工作。系统偏离设计工况时选择合理的调节方法来充分回收能量。

并联式液压混合动力系统制动能量回收特性

介绍了并联式液压混合动力系统制动能量回收的节能机理。通过建立车辆动力学模型,参照车辆及相关液压元器件实物的实际参数对AMESim模型进行了相应设置,对车辆制动过程和能量回收过程进行连续仿真分析,得到了相应的曲线。为验证仿真的正确性,在液压试验台架上进行了与仿真相对应的各不同工况的试验,试验结果与仿真结果基本吻合。通过分析仿真与试验结果误差产生的原因,可以得出:在制动时间较短、制动强度较低的条件下,并联式液压混合动力系统能量回收率较高,总体高于43.12%。同时试验结果验证了仿真模型的正确性,说明本文所建立的AMESim模型能够较为直观地分析并联式液压混合动力车辆的制动能量回收过程和效果。

并联式液压混合动力系统中蓄能器各主要参数对系统性能的影响

通过对系统中各主要元件进行数学建模、在AMESim软件中搭建了相应的仿真模型,得到一系列不同条件下的仿真曲线,用以研究蓄能器各主要参数对系统性能的影响。为了验证仿真结果的正确性,在一辆基于实车改造的实验台架上,针对上述仿真结果做了相应的实验。对比仿真与实验可以看到:实验结果与仿真结论基本吻合。结果表明:蓄能器的预充气压力和容积大小对系统节能效果影响最明显。制动能量回收率、再利用率与速度成反比关系;预充气压力会对车辆制动距离产生较大影响;而蓄能器容积达到一定数值后,其能量回收率与再利用率的变化不再随容积的增大而发生明显提高。

能量回收液力透平的研究现状及展望

能量回收液力透平技术的发展与应用对节能减排有重要意义.液力透平在石油、化肥等行业应用广泛,但存在设计理论与方法不完善、运行不稳定等问题,因此亟须开展相关研究.介绍了能量回收液力透平的工程应用、透平结构形式、能量回收装置形式,提出液力透平主要有反转泵式、冲击式、导叶式和专用液力透平,能量回收装置形式分为直驱式和辅助式.综述了近年来国内外取得的相关研究成果,探讨了能量回收液力透平的选型计算、优化设计、转速稳定性控制、力特性及结构强度、透平速度滑移现象.对能量回收液力透平技术研究的未来发展进行了展望,明确提出未来的重点方向是:采用新的理论与方法研制适用于各种特殊工况的液力透平,提高透平的效率;正确配置能量回收设备及系统参数,保证液力透平转速稳定性;在运行工况偏离设计点时,选择合理的调节方式充分回收余压能.

水轮机内部涡流与尾水管压力脉动相关性分析

本文对三峡水轮机模型机组进行了全流道非定常湍流数值模拟,选择了2个活动导叶开度工况,分别计算不同流量下水轮机尾水管内的旋涡流动。计算结果能够明显显示尾水管涡带的形成和发展,及尾水管内各个记录面上的压力脉动和相应的旋涡转动周期有密切的关系;同时,还表示了旋涡沿流动方向的产生、发展和消失的过程,及其对于压力脉动的形成的影响作用。通过分析发现,形成涡带的旋涡运动是从上冠附近进入到尾水管的,类似于绕流体的脱体涡,说明对于上冠附近流场的研究有助于进一步探讨涡带运动形成机理和减小压力脉动措施。

基于AMESim的液压混合动力系统节能特性

介绍了液压混合动力车辆制动能量回收、释放的原理,对其制动过程进行了分析,根据车辆动力学模型,建立了液压混合动力车辆AMESim模型,结合实际情况对车辆和相关液压参数进行设置,对制动能量回收、释放过程进行仿真,并在实验台上进行了相应的典型工况试验。仿真结果表明,车辆克服滚动摩擦和机械摩擦及蓄能器充放热能损耗后,能量回收率为38.7%,能量释放率达到85.1%。通过试验验证了仿真曲线的正确性,说明此模型能够比较直观地分析液压混合动力车辆的动力性能及制动效果,可以为以后液压混合动力车辆的研发与优化提供参考。

工业中液体压力能回收技术综述

工业中减压过程会造成大量的高压流体的压力能损失,如果这部分能量能够得到回收利用,每年可以节省可观的成本,并获得良好的效益。本文以液体压力能回收为出发点,对该领域各种压力能回收技术和装置进行研究、分析和比较,并对未来压力能回收技术的发展趋势和应用前景进行了展望。

叶片形状对能量回收水力透平性能的影响

以3台能量回收水力透平为研究对象,在透平轮基本几何参数(高压边直径、低压边直径、叶片进口宽度、叶片出口安放角及叶片数)和设计转速相同的情况下,根据不同的叶片进口角及包角设计了3种不同叶型,并应用计算流体动力学软件Fluent对其流场进行数值模拟.模拟结果表明:在最优工况下,叶型1透平轮流道内漩涡区域较小,相对速度和静压分布比叶型2和3透平轮均匀,叶型3的相对速度和静压分布最差,叶型1水力透平的最高效率比叶型2和3分别高约1%,2%;3种叶型水力透平的可回收水头和效率在流量小于设计流量时有H2>H3>H1,η1>η2>η3,大于设计流量时有H2>H1>H3,η3>η2>η1;在透平轮其他基本尺寸不变的情况下,存在最优的叶片进口角及包角组合;透平轮靠近叶片进口处压力面附近有轴向漩涡存在;相同流量下,叶型3透平轮可回收水头低;当流量大于设计流量时,包角越大,透平轮效率下降越明显.

中国首套LNG液力透平系统开发与工业化测试

天然气液化装置中采用低温液力透平替代传统LNG或MR混合冷剂J-T节流阀实现节流降压是提高天然气液化装置效率的先进技术,也是全球天然气液化技术发展的一种趋势。我国目前已拥有超过136座的天然气液化工厂,但尚未实现低温液力透平的国产化和工业化应用。为此,通过对LNG液力透平工艺及控制系统开发、本体水力模型优化设计、样机结构设计与制造等关键技术进行攻关,开发了国内首套LNG液力透平系统(设计流量为40 m3/h),用于回收LNG冷箱出口LNG压力能。LNG液力透平系统在中海石油广东液化天然气有限公司天然气液化装置完成了系统启停、变流量、变转速多工况工业化测试。测试结果表明:1样机本体运转平稳,低温机械性能良好,运行性能参数基本达到设计预期;2工艺及控制系统、变频发电系统设计可行,可与已有天然气液化装置上的LNG产品J-T节流阀自动平稳切换使用,平均可提高LNG产量2%,发电8.3 k W。

能量回收液力透平的研究现状及展望

能量回收液力透平技术及应用对节能减排有重要意义。液力透平主要有反转泵形式、冲击式、导叶式以及目前一些先进国家研发的专用能量回收液力透平。透平回收装置基本布置方式有直驱式和辅助式布置。总结国内外液力透平的研究现状,其工作主要从液力透平的选型计算、优化设计、转速稳定性控制、力特性及结构强度、透平速度滑移等方面展开。液力透平能量回收装置应用广泛,其研究向着专门化、特殊化、多样化的方向发展。

能量回收液力透平的研究进展

从液力透平本身的性能、回收装置的配置和装置运行工况的调节3个方面研究了液力透平能量回收装置,指出了3种液力透平各自的优势,并描述了其研究进展及后续研究中应关注的问题。

蓄能器对挖掘机回转系统能量回收效率的影响

为了提高以蓄能器为储能装置的液压挖掘机回转系统的能量回收效率,研究了某工况下蓄能器不同体积及充气压力对能量回收效率的影响。在AMESim软件中建立回转节能系统模型并进行仿真分析,仿真结果表明:在重载工况下,蓄能器充气压力一定时,蓄能器体积越大,能量回收效率越低;蓄能器体积一定时,蓄能器充气压力越高,能量回收效率越高。同时搭建了试验平台对仿真结果进行验证。结果表明:仿真结果和试验结果是一致的,在满足可回收能量的前提下,体积小、充气压力高的蓄能器能有效提高能量回收效率。

高炉提高TRT发电实绩

通过分析TRT透平机出力与高炉有效容积比、高炉炉顶压力、温度、高压阀组的控制参数、静叶的开度、VS喉口的压差等因素对高炉炉顶煤气余压回收透平发电的影响,找出了TRT能稳定和高发电量的参数.分析探讨了干式除尘和湿式除尘高炉煤气发电的特点,因温度高,干式TRT比湿式TRT发电量可增加30%～40%.结合宝钢高炉的实际情况,宝钢的TRT透平机出力与高炉有效容积比为4.0～4.3,通过调节高压阀组的控制参数和静叶开度,使输入给TRT透平机的压力和流量稳定,实现TRT满负荷和稳定运行.

挖掘机动臂势能回收系统的压力滑模控制

为了实现混合动力液压挖掘机动臂势能回收,保证动臂下降过程的平稳性,提出基于Super-twisting滑模控制的以稳定动臂液压缸上腔压力为目标的能量回收控制方法.在建立关键元件的数学模型讨论能量回收时挖掘机动臂下降的平稳条件的基础上,针对上腔压力控制和下腔压力控制2种情况,对比分析外力扰动对下降速度的影响;设计Super-twisting滑模能量回收控制器实现压力的稳定控制,证明压力稳定滑模控制器的稳定性.通过AMESIM进行系统仿真,结果表明:以下腔压力为控制目标和以上腔压力为控制目标的液压挖掘机动臂势能回收控制方法能够满足动臂势能回收时平稳下降,其中,以上腔压力为控制目标有较好的抗外力扰动能力,且更容易确定控制目标.

流体压力能的回收技术

在石油化工产品生产工艺中 ,通常需要将高压液体通过降压节流至低压 ,此过程中的高压液体能量被完全浪费掉。本文讨论了流体压力能回收技术的现状 ,介绍了一种新型的能量回收技术 。