Full scale experimental study of a small natural draft dry cooling tower for concentrating solar thermal power plant

Concentrating solar thermal power system can provide low carbon,renewable energy resources in countries or regions with strong solar irradiation.For this kind of power plant which is likely to be located in the arid area,natural draft dry cooling tower is a promising choice.To develop the experimental studies on small cooling tower,a 20 m high natural draft dry cooling tower with fully instrumented measurement system was established by the Queensland Geothermal Energy Centre of Excellence.The performance of this cooling tower was measured with the constant heat input of 600 kW and 840 kW and with ambient temperature ranging from 20 ℃ to 32 ℃.The cooling tower numerical model was refined and validated with the experimental data.The model of 1 MW concentrating solar thermal supercritical CO2 power cycle was developed and integrated with the cooling tower model.The influences of changing ambient temperature and the performance of the cooling tower on efficiency of the power system were simulated.The differences of the mechanism of the ambient temperature effect on Rankine cycle and supercritical CO2 Brayton cycle were analysed and discussed.

臂式离心机机室空气内摩擦功率及支座摩擦系数的实验反演分析

为了提高臂式离心机驱动功率的预估精度,对工程解析计算方法中几个前提参数(即机室空气内摩擦发热消耗功率与总风阻功率之比C_(1)、机室内空气从出风口自然流出的线速度与其环向线速度之比C_(2)、支座的摩擦系数f_(e))的确定方法进行了研究。首先,针对一台臂式离心机以四种不同转速稳定运行的状态,利用离心机控制系统,读取了四组驱动电枢电压U和电枢电流I数据,采用三杯仪测试了四个空气从出风口流出的线速度V_(0)数据;然后,根据离心机风阻功率、排风功率和支座摩擦功率的解析理论表达式、能量守恒原理,建立了含待定系数C_(1)、C_(2)、f_(e1)和f_(e2)的关于U、I和V_(0)的求解方程,并将四组实测数据U、I和V_(0)代入所建方程,得到了关于系数C_(1)、C_(2)、f_(e1)和f_(e2)的求解方程组;最后,将所得C_(1)、C_(2)、f_(e1)和f_(e2)的值用于计算另一台类似臂式离心机的驱动功率。研究结果表明:所得驱动功率的计算结果比实测结果大2.23%,而以前依据经验取定C_(1)、C_(2)和f_(e)时的计算结果比实测结果小6.30%。对应用实例的综合分析表明:所建方法可弥补这些参数在以前的工程计算中,其取值缺乏实验依据的不足,提高这些参数的取值准确性和臂式离心机驱动功率的预估精度。

电厂锅炉实验虚拟仿真系统建设与应用

为开展能动专业核心课程“锅炉原理”的实验教学,校企合作开发了电厂锅炉实验虚拟仿真系统。基于两相流动与辐射对流传热原理构建的仿真系统,由风烟和汽水两大模型构成,严格遵守质量、能量、动量守恒方程。变负荷虚拟实验显示,随锅炉负荷增加,热效率降低、燃料耗量增加。根据辐射传热原理,结合火焰平均温度计算发现:只有炉膛出口烟温增加,才能保证炉膛传热负荷增加,继而抬升排烟温度,导致排烟热损失变大、锅炉热效率降低。锅炉原理实验虚拟仿真,可训练学生运用锅炉本体热力计算原理分析问题的思维,是落实创新能力培养的重要举措。

基于Matlab/Simulink的转速控制系统设计与应用

风力发电机组由于受到风切变的影响会产生各种冲击,造成行星齿轮的破损和风电设备的各种故障。针对不同转速下风力发电机行星齿轮故障信号及振动运行情况开展实验教学与研究,利用实验室现有风电齿轮箱试验台,基于Matlab/Simulink设计、开发一套转速控制模块。通过该模块可有效控制及模拟风电发电机组的启、停及波动情况下运行状态;利用采集到不同运行状态下行星齿轮断齿运行情况,通过后续数据分析对比验证了设备的可靠性,为今后开展行星齿轮各种运行状态下的实验教学及科研提供了实验平台。

PV-VSG光伏电站一次调频试验及性能评估方法研究与应用

光伏发电的随机性导致了不同光伏电站出现一次调频性能不足、接入电网频率失稳等问题。而光伏场站的一次调频能力是维持电网稳定性的关键,因此对光伏电站的一次调频能力进行测试与评估具有重要意义。以石城子某光伏电站机组为例,详细介绍了PV-VSG光伏电站实施一次调频的意义、原理及措施,并提出了适用于该光伏电站的一次调频试验技术方案和试验方法。通过频率阶跃及模拟实际电网频率扰动、防扰动性能及自动发电控制(Automatic generation control,AGC)协调的合格率对光伏电站的安全性及稳定性进行评估,具有实际应用价值和推广意义。

电力系统状态感知虚拟仿真实验设计

针对传统电力系统状态感知实验中系统建设成本高、操作危险系数大、实验模式单一等问题,开发了电力系统状态感知虚拟仿真实验。具体地,设计了状态感知原理与实验准备模块、智能感知实验操作模块、实验考核和评价模块等实验内容,提出了以目标成果导向为原则的实验评价考核方法,构建了与之相适应的虚拟仿真实验教学方法。实践表明,该虚拟实验突破了传统实验中电气设备高压操作和高危实验环境等限制,延伸了实验教学的时间和空间,有助于培养学生深入开展电力系统状态感知与分析的综合实践能力,提升了电力系统实验教学效果。

基于锗激光标识的正交实验设计

为了得到标识清楚且不损伤锗晶片特性的激光标识,借助于正交实验设计的方法,对激光平均输出功率值、脉冲激光频率和标刻速度对晶片进行了DOE(正交实验设计)和极差分析。通过极差分析得到4个影响因素的主次关系为激光发生器功率值>标刻速度>激光频率>空白(其余因素)。得到标刻深度的最佳配方为标刻速度200 mm/s,激光发生器平均输出功率值46%,脉冲激光频率为18 kHz。此时标刻深度为230μm。

核电站堆腔混凝土辐照试验研究

作为核电站关键材料的堆腔混凝土,其安全服役是核电站长期稳定安全运行的前提条件之一。为了进行堆腔混凝土的中子辐照损伤机理研究,获得堆腔混凝土在中子辐照环境下的试验数据,本文建立了堆腔混凝土辐照试验方法,研制了辐照试验装置,并在研究堆中对其进行了加速辐照试验。结果表明:辐照试验装置设计合理,辐照试验指标满足试验要求,实现了两种规格多个混凝土试样的中子辐照。进一步的混凝土试样辐照性能研究结果表明:混凝土试样在平均快中子注量3.41×10^(18) cm^(−2)下辐照后,与辐照前相比,其外部形状未见明显差异,但试样颜色变化较大,并且出现一定的辐照肿胀和力学性能退化现象。

太阳能电池板功率影响因素仿真实验的优化设计

太阳能电池的输出功率测量实体实验存在着无法实现极端温度下的测试环境,无法实现大功率太阳能功率输出户外现场实验,实验难度大且存在采集数据的时间跨度长等问题。利用计算机建模和现代信息交互技术,开发了影响太阳能电池输出功率变化因素的探究虚拟仿真实验项目。分析了太阳光强变化的数学建模、实验报告系统中非线性数据自动评判、异常操作提示等问题,实验操作步骤中有机融合了验证性、综合性和设计性实验内容。为工科虚拟仿真实验项目的构建提供了参考,也激发了学生学习光伏技术的兴趣,提高了学生自主创新能力。

综合传动装置中胀圈密封功率损失敏感度研究

胀圈密封作为综合传动装置中重要的动密封形式,准确地评估其功率损失影响因素的敏感度对传动装置设计和性能评估有着重要意义。为研究不同影响因素对胀圈密封功率损失的影响,建立某胀圈密封结构的计算流体动力学模型,采用层流模型对胀圈密封内部流动特征进行研究,分析压力、转速、温度(动力黏度)对胀圈密封功率损失和泄漏量的影响规律,并通过正交方案研究胀圈密封功率损失和泄漏量的影响因素主次关系。结果表明:主密封面在实现密封的同时造成了较大的功率损失,泄漏主要由胀圈切口和端面槽体在压差作用下产生;密封功率损失与转速呈抛物型关系,与压力、动力黏度呈线性增长关系,泄漏量与转速呈线性降低关系,与压力呈线性增长关系,与动力黏度呈反比例关系;三者对功率损失的影响由强到弱依次为动力黏度、转速、压力,对泄漏量的影响由强到弱依次为动力黏度、压力、转速。

电力电子技术实验提高工程能力的教学实践

“电力电子技术”是电气类专业的必修课,具有很强的专业性和实践性,电力电子技术实验作为理论教学的组成部分,对培养实践应用型人才具有重要作用。针对传统实验教学中学生机械式地完成实验任务,独立思考和解决问题的能力难以得到提升,提出了在实验中设置障碍,增加实验的困难和干扰,培养和锻炼学生在实验中“发现问题—分析问题—解决问题”的思维,进一步提高学生运用理论知识解决实际问题的工程实践能力。实践教学表明,改革后的实验教学方法提高了学生的学习热情,满足了工程能力培养的要求,具有良好的教学效果。

虚拟仿真在能源动力类专业实验教学中的应用

以能源与动力工程专业本科教学专业核心课程中的重点内容—空化现象为例,介绍了江苏大学能源与动力工程学院在“新工科”背景下利用虚拟仿真平台进行能源与动力工程专业本科生实验教学改革的情况。课程基于虚拟仿真实验平台技术实现空化现象的可视化与控制,以泵为载体,使学生在理解空化现象的基础上,掌握泵的空化性能与运行特性;掌握空化实验平台的具体操作步骤,学习数据采集与分析方法。可以达到传授专业核心知识、解释复杂现象、启发专业思维的教学目的。

双馈式抽水蓄能机组功率调节参数的敏感性分析

为了研究双馈式抽水蓄能机组功率调节控制器参数对系统控制性能的影响,基于功率调节控制策略,采用正交试验设计方法分析功率调节控制器参数的敏感性。针对功率调节控制器中的4个参数(每个参数分别选取4个水平)进行正交设计,选取ITAE作为优化目标,筛选出稳定工况,通过极差分析,量化参数的敏感程度,区分出对系统控制性能产生影响的主要参数和次要参数。计算结果表明,较小的ITAE指标值代表系统动态响应品质高,误差更小且收敛速度更快。电流调节模块的比例系数对系统控制性能影响较大,而功率调节模块的积分系数、电流调节模块的积分系数功以及电流调节模块的比例系数对系统控制性能影响较小。功率调节控制器参数的敏感性分析,为双馈式抽水蓄能机组在电力系统中的可靠运行提供了理论依据。

新能源汽车动力电池管理系统实验平台的设计与开发

电池管理系统对于延长动力电池使用寿命,提高动力电池的使用效率具有重要意义。为了对动力电池管理系统进行各项性能实验研究和仿真分析,本文基于机电一体化产品开发思路,开发和设计了一款新能源汽车动力电池管理系统实验平台,研究了关键零部件选型方法、实验平台拓扑结构设计原理、相关电路设计和控制软件及程序编制方法等。该实验平台主要功能有电池状态监测、剩余电量估计、电池充放电管理、电池均衡管理等。

全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源的干扰抑制离散积分滑模电流控制

全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源的首要性能指标是快速跟踪参考信号,以输出电流实现负载线圈的励磁,对等离子体的垂直位移进行反馈控制。EAST快控电源负载线圈受装置内部部件和真空内等离子体的影响,线圈感值会出现小范围内慢时变波动以及线圈上存在互感电动势干扰,传统比例-积分(PI)控制方法在电流跟踪控制过程中存在不足。为了实现干扰的抑制和应对负载波动,提出一种带干扰抑制的离散积分滑模控制方法,根据系统状态方程设计离散积分滑模控制器,结合滑模干扰观测器实现集总干扰的观测,对集总干扰进行前馈补偿控制。为了抑制抖振和加快收敛速度,设计一种新型平滑饱和函数和增益自适应观测器,根据观测电流误差和跟踪电流误差自适应调整观测器增益。对比传统PI控制,仿真和实验验证了所提控制方法具有更加优良的电流跟踪特性,在输出电流超调更小的情况下动态响应更快,能够有效地抑制负载侧扰动,具有良好的鲁棒性。

贝叶斯因子序列分析:实验设计中平衡信息与效率的新方法

实验设计的关键是平衡信息量与效率。贝叶斯因子序列分析利用贝叶斯因子不断更新证据的特点,通过贝叶斯因子标准和在收集数据过程中的序列分析来平衡信息量与效率。本文展示如何使用开源软件JASP和R实现该分析的三个步骤:确定关键效应、确定停止标准、数据收集中序列分析并决策。该方法考虑现实条件且简单易行,可帮助研究者更有效地进行实验。

基于改进灰色预测单神经元PI的全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源电流控制

全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源负载电感的电流受多种不确定环境因素的影响而难以预测,灰色预测无需精确对象模型,只需少量已知信息即可实现输出电流短期预测,已在EAST快控电源中有了一定研究应用。为解决灰色预测在EAST快控电源中对突变信号边沿预测精度低和预测延时时间长的问题,提出一种改进灰色预测算法实现输出电流预测。在一个开关周期内对输出电流进行等时长间隔采样4次作为原始序列,将滚动式采样预测改为逐周期采样预测,在实现灰色预测的过程中不必依赖过去几个周期的历史采样信息,只需本周期的4个原始采样值即可实现输出电流的预测。根据预测电流与参考电流误差自适应调整单神经元比例-积分(PI)控制的输出增益,实现输出电流的快速准确控制。仿真和实验结果表明,在EAST快控电源电流预测过程中所提出的改进灰色预测,对比传统灰色预测具有更高的预测精度和更小的预测延时,改进灰色预测变增益单神经元PI控制能够在减小电流超调的同时加快输出电流响应速度。

排水方式及加载条件对三筒型基础水平承载的影响

以三筒型基础为研究对象,分析吸力筒筒高、加载角度、加载速度以及排水条件对其承载性能的影响。研究表明,在其他3种影响因素不变的情况下,随着筒裙高度的增大,三筒基础的水平承载力提高;不排水条件下,加载速度明显影响筒型基础水平承载力和筒内孔隙水压力,排水条件下加载速度对筒型基础的水平承载力影响有限;加载角度不同,筒型基础的水平承载力最大增加1倍;不排水条件较排水条件可致使水平极限承载力最大增幅达149%。因此,实际工程中,沉放三筒型基础后,宜关闭筒顶阀门,有助于筒型基础保持较好的水平承载能力。

高功率电机效率测试实验平台设计

本文以高功率电机效率测试实验平台为研究对象,参照电机试验方法--输入输出法进行电机效率试验。同时考虑到运行电机温度引起的损耗变化,以及对实际效率的影响,根据电机的运行温度和环境对测量数据进行修正。在保证电机效率测试平台安全和经济的前提下,设计了电动机的测试电路与主要零部件。对于同一类型的电机,记录电机壳体温度和一定时间内的功率,将电机加载运行到指定功率,记录电机此时的输入输出参数,并进行参数计算,最终达到高功率电机效率的测试目的。

三级反射式智能聚光塔仿真实验教学设计与改革

设计了一种新型塔式聚光器,分析了北斗定位追光算法对光能的利用率,运用模糊逻辑的PID控制算法,验证系统的鲁棒性,实现仿真实验教学研究与设计。对聚光镜场模型进行改进,得到三级反射光线分布规律。使用Tracepro软件进行光路仿真,根据计算和仿真得到的阈值,搭配两自由度舵机,建立三级反射式镜场。并通过引导学生改进实验算法和设计多级镜场来提高系统追光的准确性以及聚光的效率等。知识仿真实验设计涉及机械、光学、电路以及控制等学科知识,功能扩展性好,实用性高。知识探索光电控制系统设计的仿真实验教学改革路径。