基于响应面法的Ni60/WC涂层表面织构皮秒分束工艺参数预测研究

目的实现六分束激光在Ni60/WC涂层表面烧蚀目标织构激光加工工艺参数的精确选择。方法基于CCD响应面法,设计在不同的激光工艺参数下对Ni60/WC涂层表面进行织构烧蚀试验,以激光频率、扫描次数、扫描速度为影响因素,以圆凹坑织构直径、深度及由其直径和深度综合加权所得的综合目标为响应目标,建立目标织构所需激光工艺参数的预测模型,以织构直径、深度及综合目标作为优化条件,对预测模型进行实验验证。结果扫描次数对织构直径的影响最显著,单个脉冲光斑上所聚集的能量大小是影响织构直径误差的关键因素。对织构深度影响最显著为扫描次数和频率,织构深度与扫描次数、频率呈正相关,不同因素间的交互作用是影响织构加工结果的关键。通过对预测模型所优选的参数进行实验验证发现,以织构直径和深度、综合目标建立的预测模型优选工艺参数所加工圆凹坑织构的质量评价指标与其预测指标的误差率分别为19.37%、3.57%。功率为6 W时,六分束激光加工最优工艺参数为速度5500 mm/s、频率400 kHz、扫描2次。结论通过综合目标建立的Ni60/WC涂层表面圆凹坑织构六分束激光加工参数优选预测模型精确程度较高,能够实现Ni60/WC涂层表面加工所需织构激光参数的准确预测,为涂层表面织构加工激光参数精确选择提供了理论依据。

管道封堵机器人控制特性响应分析与实验研究

为了提高管道封堵机器人在管道维抢修的效率与精度,设计了一种管道封堵机器人封堵液压控制系统,通过仿真分析,评估了该控制系统的响应特性.搭建了封堵液压控制实验装置,研究了封堵过程中橡胶筒轴向位移的变化,以及不同输出流量对封堵速度的影响.结果表明,所设计的液压控制系统能够确保机器人各个执行机构协调运作,避免相互干涉,液压缸的位移、流量及速度与理论设计值相符.当橡胶筒变形轴向位移达到61.55 mm时,控制系统能够实现10 MPa的油气压力封堵.液压系统流量对封堵速度影响显著,流量越大,封堵速度越快.

电解水制氢技术的研究现状及未来发展趋势

氢能作为向绿色低碳能源转型的重要抓手,受到了世界各国的广泛关注和极大重视。电解水制氢作为重要的绿色制氢技术,尤其是利用可再生能源转化的电力制氢,未来具有广阔的市场前景。通过分析4种主要电解水制氢技术和电解槽技术的研究现状,总结了电解水制氢技术的未来发展趋势。以期本研究可为碱性电解水制氢、质子交换膜电解水制氢、固体氧化物电解水制氢和阴离子交换膜电解水制氢技术的研究方向提供参考思路,助力电解水制氢技术的研发和商业化进程。

红沙岗高硫煤循环流化床富氧气化炉内脱硫试验研究

为进一步拓宽兰石金化首套千吨级循环流化床加压煤气化示范项目原料来源,解决甘肃省武威市民勤县红沙岗2号煤矿高硫煤(以下简称“红沙岗高硫煤”)使用下游脱硫成本过高的问题,在5 t/d的新型循环流化床富氧气化中试试验平台上,进行了红沙岗高硫煤气化炉内石灰石干法脱硫试验,考察了在气化温度为920~980℃、钙硫摩尔比为1∶1~1.5∶1的工况条件下煤气脱硫效果。结果表明,在温度为950℃、钙硫比为1∶1、富氧浓度为35.46%条件下,气化炉内脱硫效率达75.30%,脱硫效果显著,可减少下游脱硫装置投资和运行成本,综合效益明显。

347H不锈钢焊接接头热处理后产生裂纹的分析及应对研究

347H不锈钢在稳定化及固溶化热处理后焊缝容易产生裂纹等缺陷,裂纹的产生增加了设备的制造成本、延长了制造周期。镍基焊材具有耐腐蚀性强,抗蠕变性好等优点。本文通过实验对347H不锈钢和镍基焊材在不同热处理方式下焊接接头的组织性能、耐腐蚀性能进行了研究,表明347H不锈钢采用镍基焊条焊接方法能有效避免焊接接头在稳定化或固溶热处理后易产生裂纹的倾向,解决了奥氏体不锈钢热处理后形成裂纹的问题,为实际生产提供了较好的参考。

振动时效和热时效对316L不锈钢焊接接头残余应力消除的研究

本文采用不同的消应力方法及其组合对316L不锈钢焊接接头残余应力的影响进行了试验研究。结果表明,单纯的消应力热处理方式和进行机械振动时效处理均可有效去除焊缝及焊趾的峰值应力,应力峰值下降相当;采用振动时效+消应力热处理的方式与单纯的振动时效处理相比,应力峰值下降不明显,与先退火后振动时效相比,焊缝处应力峰值略有下降;采用消应力热处理+振动时效的方式,相比较单纯消应力热处理应力峰值下降明显,为以后的生产研究提供指导。

“双碳”背景下生物质气化技术研究进展

在“双碳”背景下,生物质气化作为一种可再生能源技术,将生物质资源转化为合成气,具有循环利用、低碳排放等优势。随着技术不断创新和完善,生物质气化技术逐渐向高效、清洁、可持续方向发展。一些新型气化炉的设计与改进,有效提升了生物质气化过程中的产气效率和气体质量,在实现碳中和、减缓气候变化等方面具有巨大潜力。主要介绍了生物质气化过程基本原理、国内外生物质气化技术的研究进展及产业现状,阐述了国内不同种类生物质气化炉的原理及特点,提出了生物质气化技术在当前应用过程存在的主要问题及未来发展的方向,为生物质气化技术的进一步发展及我国能源结构转型升级奠定坚实的基础。

316L不锈钢焊接接头残余应力时效处理效果研究

316L奥氏体不锈钢处于腐蚀性介质中,因其焊接接头存在残余应力,易产生应力腐蚀裂纹,必须进行消应力处理。试验研究了不同时效处理方法对316L不锈钢焊接接头残余应力的影响,探索最佳消应力方法,为316L设备或管道的生产制造提供指导意见。

压裂液连续混配装置混合罐设计研究

石油天然气压裂用连续混配装置的核心技术是配液,与配液相关的设备主要是混合罐,混合罐设计中主要考虑基液特性、罐体设计和搅拌器设计。基液特性主要考虑流量、黏度、添加剂、成本等;罐体主要考虑材料、形状、挡板位置、舱室容积、基液流向,罐体为延长基液流经时间采用迷宫式设计;搅拌器主要考虑转速、功率、直径、段数、叶片形状等,为达到良好搅拌效果搅拌器采用两段式设计。该设计研究可应用于同类产品设计与计算,是压裂液连续混配装置混合罐的核心技术和重要设计依据。

基于AMESim的文洛式温室水肥一体化系统仿真研究

以文洛式温室水肥一体化滴灌系统、潮汐灌溉系统为研究对象,根据水肥一体化系统的特点和工作原理进行相关系统模型的搭建。本文利用AMESim软件搭建水肥一体化滴灌系统、潮汐灌溉系统的模型,通过仿真验证文洛式温室水肥一体化滴灌系统、潮汐灌溉系统设计性能,进而为系统设计提供理论基础。

企业主导型新型研发机构建设模式研究

新型研发机构的建设分为企业主导、高校主导和科研院所主导等类型,本文重点研究企业主导型新型研发机构的建设模式。与其他类型新型研发机构相比,企业主导型新型研发机构具有以下特点:坚持以市场为导向、专业化程度高、资源优势明显、创新机制健全。在建设模式上,主要提出了合理配置资源、优化管理、加强合作的集约化建设模式;将产业需求与科研资源相结合的产学研合作建设模式;资源共享、优势互补、协同发展的开放共享模式。对建设过程中存在的问题进行探讨,并提出了加强政府引导、建立产学研合作机制、强化人才队伍建设的建议。

海洋液压猫头内泄漏和负载效率试验研究

海洋液压猫头是钻机的基础配套部件,油缸内泄漏和负载效率是影响它安全高效运行的重要因素。为了研究以上两个参数,设计出带电子吊秤的试验装置。利用保压法测油缸中部230mm处的内泄漏,参照电子吊秤负载值来确认保压是否有效,再计算负载效率。通过以上方法对某海域8台液压猫头做试验研究,得到内泄漏试验值均低于标准值0.9MPa,内泄漏值合格;对负载效率值未达到0.88的4台液压猫头进行分部法分析,发现为活塞接头偏心和螺纹未拧紧所致。更换偏心的活塞接头并拧紧后,重复试验,均达到要求。液压猫头在2020年出厂后于海上正常生产运行。未来液压猫头须调整优化油缸密封:适当增加内泄漏标准以换取更大的负载效率;给动滑轮加导向装置,以稳定负载效率。研究结果表明利用该方法试验液压猫头内泄漏和负载效率,直观量化了性能指标及结果,可行有效,为同类型或相似类型的试验提供了参考。

快锻压机主缸壁厚设计研究

分析了传统不同设计方法对缸壁厚度的影响;针对某吨位快锻液压机主缸工作情况,简化得出主缸缸筒受力模型;基于拉美公式,分析缸筒壁厚对缸筒所受的径向及切向应力的影响变化规律;与传统主缸设计方法所设计的油缸进行应力、应变及壁厚对比得出,基于拉美公式法设计的油缸,不仅刚度及刚度可靠,而且壁厚较传统方法所设计的油缸较小。

仿生表面织构研究进展及其在油气装备领域的应用前景

机械系统中,摩擦磨损不仅消耗大量的能源,且是导致设备磨损和提前失效的主要因素之一。作为摩擦学的一个重要分支,仿生表面织构已被证实是改善润滑及摩擦性能的有效手段。基于国内外表面织构润滑减磨的理论研究,概述了流体动压润滑理论的发展历程,对比分析了Reynolds方程和N-S方程的优缺点,介绍了几种润滑理论研究常用的数值求解方法,包括有限差分法、有限元法、有限体积法等,探讨了Reynolds方程的适用性范围和流体控制方程的选择,同时,综述了混合润滑理论的研究进展。此外,从国内外表面织构润滑减磨的试验研究着手,总结了当前的研究成果及其存在的不足。在此基础上,阐述了开展针对实际工况的表面织构参数优化设计研究的必要性,并结合特殊工况下油气装备的摩擦磨损机理,表明了表面织构化对油气装备的重大意义,论述了仿生表面织构技术提高油气装备润滑及摩擦学性能的可行性及其在油气装备领域的应用前景。最后指出了仿生表面织构未来发展的方向。

煤炭地下气化高温喷淋井筒温度应力场研究

煤炭地下气化是对传统物理采煤技术补充的新一代化学采煤技术。气化过程中井筒受到高温和内压载荷的共同作用。针对煤炭地下气化生产井井身结构特点,基于传热理论建立了环空喷淋注水降温条件下的井筒瞬态温度计算模型,结合井筒压力模型基础上,根据弹性力学及壁圆筒理论建立了套管–水泥环–地层围岩组合体温度应力场计算模型。结果表明:高温时,井筒各部分因热膨胀或热收缩受限制而使井筒应力增加。在自然降温条件下套管、水泥环的理论计算最大应力分别为2640.6、151.3 MPa,均超过本身材料许用压应力,在不考虑温度时,套管、水泥环轴向应力分别只有28.4、15.0 MPa,远小于考虑温度时的结果;在环空注水降温方式下,通过控制喷淋腔温度能够有效降低井筒应力;随着套管内压增大,井筒应力也随之增大,且套管内压变化会造成套管和水泥环应力方向发生改变,在对其进行强度校核时需要分情况讨论;在水泥环两侧交面处的应力落差一般较大,水泥环性能参数也与井筒应力密切相关,随着水泥环弹性模量降低或泊松比增加套管-水泥环的应力随之降低,即胶结性能好,高韧性、高泊松比性能的水泥环材料能够降低套管-水泥环应力。上述研究认识可以为煤炭地下气化生产井结构设计及生产工艺提供借鉴。

Ni60/WC涂层表面圆凹坑皮秒激光加工关键参数研究

目的优化激光路径填充方式以减少皮秒加工圆凹坑底部的堆积现象,并探究基于该激光路径填充方式的皮秒激光关键参数对Ni60/WC涂层表面圆形凹坑形貌参数的影响规律。方法采用搭建的紫外皮秒激光微加工平台在Ni60/WC涂层表面加工预先规划的直径为230μm的圆凹坑,通过白光干涉仪测试加工所得圆凹坑的整体三维形貌对圆凹坑底部形貌进行表征。采用同心圆网格复合激光路径填充方式对圆凹坑底部堆积现象进行优化,并通过单因素法分析该路径下皮秒激光关键参数,即加工功率、扫描次数、扫描速度对圆形凹坑深度、直径和圆度系数的影响规律。结果通过优化的同心圆网格复合激光路径填充方式加工所得圆凹坑材料去除体积为7.59×106μm3,轮廓算术平均高度为21.37μm,对比原始的网格激光路径填充方式,加工的圆凹坑底部无明显堆积;基于此激光路径填充方式,在测试工艺参数范围内,圆凹坑深度、直径和圆度系数随激光功率的增大呈二次函数增大;随着扫描速度的增大,圆凹坑深度、直径呈线性减小,圆度系数呈线性增大;圆凹坑深度、直径和圆度系数随扫描次数的增加均呈线性增大。结论同心圆网格复合激光路径填充方式可以有效改善Ni60/WC涂层表面皮秒加工圆凹坑底部堆积现象,针对直径(230±5)μm、深度(30±5)μm的圆凹坑,优选出的皮秒激光加工参数范围为:激光功率6~7 W,扫描速度6000~8000 mm/s,扫描次数1~2次。

深远海岛礁能源保障模式研究

深远海岛礁的能源保障特别是供电保障一直是制约深远海岛礁发展亟待解决的瓶颈问题。结合我国深远海岛礁分布区域、分布特点、能源需求、供给保障方式、产业装备需求情况等,对比分析了几种能源在深远海岛礁供能的特点,最终制定了以LNG为主,新能源为辅,柴油为应急供能的适合我国深远海岛礁能源保障的有效模式,并谈论了建设综合能源示范小岛的可行性。

管道封堵机器人的大变形橡胶筒静态密封特性仿真与试验研究

在管道封堵机器人中大变形橡胶筒是实现密封的核心部件,其在使用中常出现密封失效和撕裂失效等问题.为了明晰上述原因和解决问题,本文中研究了不同橡胶材料以及不同橡胶筒轴向长度、径向长度和倾斜边角等结构参数对管道封堵机器人的静态密封特性影响.基于橡胶材料的高弹性和大变形特性,进行了橡胶筒的多阶段变形力学分析.对橡胶材料进行单轴拉伸压缩试验,得到橡胶材料的本构关系参数.建立管道封堵机器人橡胶筒密封特性分析的有限元计算模型,通过多因素分析方法,获得橡胶筒关键结构参数的最优方案.并设计了室内试验来进一步确定最优橡胶筒材料.研究结果表明集中在橡胶筒肩部的应力直接影响橡胶筒的形变损伤.经过橡胶筒的密封效果对比分析后得出最优的橡胶筒结构为轴向长度180 mm、径向厚度55 mm、倾斜边角28°,橡胶材料硬度为85 HA.

管道封堵机器人的卡瓦承压性能与管壁损伤特性仿真与试验研究

管道封堵机器人卡瓦在减速与坐封过程中易出现坐封失效和管壁损伤等问题。针对卡瓦在减速与坐封过程中出现的犁沟效应和硬接触现象,分析了卡瓦减速与坐封受力情况和管壁损伤因素;建立了卡瓦减速与坐封过程的有限元仿真模型,分析了卡瓦牙顶角、牙倾角、牙齿数等结构参数变化对其承压性能和管壁损伤特性的影响规律;采用多因素正交试验分析方法,获得了牙顶角、牙倾角、牙齿数关键结构参数组合最优的4种卡瓦;设计并搭建了卡瓦减速与坐封过程模拟实验,加工了4种最优组合结构参数卡瓦实物,完成了卡瓦减速坐封过程中与管壁摩擦的实验测试。通过仿真与实验所得卡瓦承压性能和管壁损伤程度结果对比分析,优选出卡瓦的最优结构参数组合为:牙顶角θ=65°,牙倾角γ=60°,牙齿数m=18。

几种常见焊接工艺热源模型的研究进展

焊接数值模拟通过对复杂或不可观察的现象进行定量分析和对极端情况下尚不知的规律进行预测,实现对复杂焊接现象的模拟,揭示焊接现象本质和规律,可以优化结构和工艺设计,从而减少实验工作量,提高焊接接头质量。然而,由于焊接技术在工程中所面临的焊接情形愈加复杂,而热源模型作为焊接数值模拟的“灵魂”,合理选用及开发新型焊接热源模型就显得尤为重要。因此,研究焊接仿真热源模型的发展、二次开发和热源参数的确定对日后的工程应用具有指导意义。本文针对近几年热源模型在气体保护金属极电弧焊、等离子弧焊和激光-电弧复合焊数值模拟中的发展进行了系统综述,介绍了基于二次开发的热源模型的研究进展,总结了热源参数的确定方法,最后指出了焊接热源模型未来的研究重点。