泵反转液力透平速度滑移的计算与分析

针对离心泵反转液力透平(PAT),采用RNGk-ε湍流数值模拟分析了泵工况(正转)与透平工况(反转)的速度滑移特性,揭示了滑移系数的变化规律,提出了考虑滑移系数时计算PAT泵工况与透平工况扬程换算关系的新方法.结果表明:随着流量增加,泵工况滑移系数增大,透平工况滑移系数减小.速度滑移引起叶轮内的附加水力损失,透平工况流量大于额定流量时,其滑移系数小,叶轮内附加水力损失小,这是液力透平大流量时效率高的原因之一.采用PAT换算关系新方法计算了不同比转速下的6个PAT算例的扬程换算值,并将结果与未考虑滑移系数的方法比较,经实验验证该方法的平均误差约减小5%~20%.     

离心泵做透平的叶片弯曲形状分析

为提高液力透平的效率,设计了前弯和后弯2种叶片弯曲形式的叶轮,利用实验、理论和数值计算相结合的方法对离心泵做透平的水力性能进行了研究.分别对后弯式叶轮泵工况、透平工况和前弯式叶轮液力透平工况3种情况的水力性能进行了分析,得到泵工况和2种液力透平工况下外特性曲线的差别,并分析了液力透平各过流部件内部功率损失分布.研究结果表明:泵作透平的外特性曲线与泵的不同,Q-H曲线随流量增加而逐渐增加;2种叶轮形式的液力透平对比中,前弯形叶轮在最高效率点的流量、扬程、轴功率和效率分别比后弯形叶轮高;前弯形叶轮高效点以及高效点之后的流量效率曲线高于后弯形叶轮的流量效率曲线,流量扬程曲线低于后弯形叶轮的流量扬程曲线,2种形式的叶轮轴功率相差不大.液力透平各过流部件功率损失分布表明,前弯形叶轮内部的功率损失的减小是液力透平效率提高的主要原因;对比2种叶片弯曲形状液力透平的流量和扬程系数可知,前弯式叶轮的流量系数和扬程系数均大于同尺寸后弯式叶轮的,因此前弯叶轮更适合于液力透平工况运行.     

基于神经网络预测液力透平压头和效率

建立BP和GA-BP神经网络预测离心泵反转作液力透平的压头和效率.用63台离心泵作透平的参数作为训练两个网络的样本,以泵的叶轮出口直径、叶片包、出口宽度、出口安放角、叶片数和比转速作网络输入层,透平压头和效率作输出层.用6组样本外的数据测试经训练后的两个网络的预测能力,并做网络预测值与试验值的相关性和线性回归分析.结果表明,BP网络对压头和效率预测的平均误差为5.33%和0.86%,GA-BP网络对压头和效率预测的平均误差为3.56%和0.46%.GA-BP网络预测精度高,预测结果与实验值相关性强,预测所用时间为BP网络的1/3,更适合做泵反转作液力透平的性能预测.     

热离子-温差热电混合发电模块的优化性能研究

应用非平衡态热力学理论,建立热离子-温差热电混合发电模块的理论模型,导出混合发电模块输出功率和效率的表达式,研究混合发电模块的性能特性和优化性能,确定混合发电模块在最大输出功率和最大效率时的优化条件,给出系统的优化工作区域,对系统的主要性能参数作了详细的讨论,得到一些有益的新结论.所得结果可为实际混合发电系统的设计和优化运行提供理论依据.     

有机朗肯循环发电系统试验平台设计

目前,我国的工业余热资源丰富,余热资源的合理利用必将对我国能源结构的改革起到很好的促进作用.有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle,ORC）是提高能源利用效率的有效途径之一.其具有结构简单、适用热源温度范围广、余热回收效率高等优点,ORC发电技术已成为余热回收领域的热点课题之一.针对低温余热ORC发电技术进行了理论分析和工质研究,完成了发电目标为20 kW、以向心透平为膨胀机的低温余热ORC发电系统试验平台的设计,并完成了数据采集及控制系统的设计.20 kW （小功率）向心透平的设计,扩大了低温余热ORC发电系统的应用范围,促进了余热资源产业的发展.     

泵作透平流动诱导噪声实验及数值研究

为了改善泵作透平的内部流动噪声,建立了透平测试系统和噪声实验测试系统,进行了内部流动噪声实验,并在此基础上分别运用边界元方法(BEM)和有限元/边界元方法(FEM/BEM)进行了泵作透平内外场噪声分析,验证了两种计算方法的有效性.研究结果表明:不同流量下泵作透平频谱不仅包含特征频率,还包含低频的宽带谱,小流量下该特征尤其明显;在叶频(150.2Hz)处FEM/BEM与实验值误差要小于BEM,且耦合计算结果趋势更为合理;不同流量情况下,叶频处最优工况流量下的辐射噪声最低,流动诱导噪声与效率之间有着紧密联系.     

单-双级混合复叠空气源热泵机组制热性能实验研究

为改善低温环境下空气源热泵机组适应性差、制热量及制热性能低等问题,设计研制了单-双级混合复叠空气源热泵机组试验样机.利用焓差实验室测试分析了样机在不同运行工况及运行模式下的制热性能及其内部参数的变化规律.结果表明:出水温度45℃、室外温度-20℃时,系统制热性能系数高于2.1、制热量为7.61 kW、压缩比不超过4.5、排气温度低于80℃;以制热性能系数为优化目标,确定室外温度0℃为该系统单双级切换运行的控制条件.     

凝结水泵变频改造的方案及节能效果

以阳城国际发电有限责任公司安装的凝汽式汽轮机组为例,详细介绍了凝结水泵电机的变频改造方式及安全措施,对如何改变凝结水系统的运行方式也进行了阐述.     

气液两相介质时液力透平轴向力分析

轴向力是影响透平稳定运行的主要因素之一,为了实现透平轴向力的定量求解,研究其轴向力受介质的影响和随介质的变化规律.以一个比转速为41的离心泵反转作液力透平为研究对象,选用清水和两相流含气体水作为介质,应用计算流体力学软件CFD,建立相对坐标系下的时均连续方程及N-S方程,采用Mixture两相流模型和SIMPLE算法进行数值模拟,得到泵在透平工况下的外特性和内部流场压力分布,计算出轴向力,解决了实际测量难以及浪费时间和资金等问题.在此前提下,研究透平在气液两相介质中,不同流量及气体体积分数对轴向力的影响和变化规律.结果表明:透平的轴向力在两相流介质中是随着流量的增大而增大;随着气体体积分数的增大先变大后减小.该结论对提高透平的稳定性和延长寿命具有重要意义.     

基于有限元方法的涡轮分子泵转子系统模态分析

以FB-1500型涡轮分子泵为分析原型,依据分子泵转子系统形状、尺寸、材料、支承形式以及质量分布,建立了分子泵转子系统几何模型.采用有限元方法对转子系统进行模态分析,获得了转子系统的临界转速和振型.模态分析结果表明:泵运行在5~6阶固有频率之间,但未完全满足柔性转子安全设计要求,仍然存在安全隐患.提出改进转轴惯性矩、轴承支撑位置来提高转子系统的固有频率,以确保分子泵的安全运行.获得的转子系统模态,对涡轮分子泵启动加速和停车减速过程控制策略制定、减弱或回避共振带来的安全隐患、提高分子泵使用寿命具有参考价值.     

双凸极式变绕组双模起动发电机及其电磁特性

为了拓宽开关磁阻起动发电系统调压范围,简化控制系统,提出一种双凸极式变绕组双模起动发电机;即通过绕组的变换,实现起动状态与发电状态变原理运行,在保证电机具有开关磁阻电机优良起动性能的同时,简化了发电状态的调压控制系统。基于该电机的特殊结构和控制特点,搭建带整流管的不对称功率变换模块和绕组切换模块;运用等效磁路法研究定子极弧系数对励磁绕组自感的影响规律,确定了最优定子极弧系数;应用场路联合仿真对电机起动过程和发电过程进行数值分析。通过实验验证所提出电机及控制方法的可行性和合理性。     

竖井型线演变及对泵装置水力性能的影响分析

为研究系列竖井型线的演变规律及其对贯流泵装置内流机理及运行稳定性的影响,在归纳分析竖井型线演变的基础上采用一维水力设计方法设计了4种型体的竖井流道.基于ANSYS CFX对4种不同竖井型体的贯流泵装置进行了三维湍流场的数值计算,定量分析了4种竖井流道的水力性能.引入无因次动量参数分析法对比分析了各竖井流道对泵装置运行稳定性的影响,流量系数K Q在0.317—0.634范围内各方案的泵装置动量参数均随流量系数增大而减小,4种竖井流道对泵装置运行稳定性的影响差异性很小.提出了泵装置多工况性能加权评价指标(M.P.I)定量分析了不同竖井流道对多工况运行时泵装置综合水力性能的影响,该方法可用于不同泵装置水力性能的分析及泵装置方案的优选.为验证数值计算的准确性和可靠性,对泵装置进行了物理模型试验,对比分析结果表明,数值计算的结果是可信的.     

朗肯循环海洋温差能发电系统性能理论分析与试验

 针对海洋温差发电系统中效率低的问题，对海洋温差发电朗肯循环进行了理论分析，建立了系统中关键设备数学模型，计算了发电系统循环热效率、净输出功率。通过计算得到：当透平进口气体温度和冷凝温度一定时，循环热效率随透平进口气体压力的增大先升高后降低，且存在最大值。研建了15 kW朗肯循环海洋温差能发电系统并试验验证，得到了在模拟海洋温差下循环热效率随各参数的变化趋势与规律，同时与理论计算结果比较，验证了理论计算结果的可靠性。     

扩压旋风风能系统气动性能试验研究

在旋风式风能系统的旋风塔出口配以扩压器和降压挡板，可以成倍地降低旋风塔底部压力系数，从而大幅度地提高风力透平功率。为说明扩压器及挡板效应．分别对一般旋风塔和配有扩压器及挡板的旋风塔进行了对比试验，结果表明，后者与前者相比．塔底中心压力系数的绝对值高出约３００％，透平功率高出约７０％。     

一种压缩空气储能与内燃机技术耦合的冷热电联产系统

为探索可再生能源的高效利用方法,基于热力学定律和能量按品质利用的原则,提出了一种以压缩空气储能技术为基础的与内燃机技术耦合的冷热电联产分布式能量系统,建立了该系统的热力学模型并自编程序对系统进行了热力学分析,重点研究了系统中的压气机、换热器、透平膨胀机、内燃机等主要设备性能以及关键节点参数,如透平膨胀机入口压力和温度以及压气机压比对系统性能的影响规律。研究结果表明:所提系统具有较高的能量效率和效率,其中透平膨胀机、内燃机及换热器是系统关键设备;增加系统设备的效率可以提高系统的能量效率、折合发电效率及效率,增加内燃机发电效率获得的效果更加明显。该结果可为系统的工程应用提供理论依据。     

平行进口叶轮切割对混流泵作透平的影响

为了探究叶轮切割对混流泵作透平的影响,设计一比转速为240的混流泵作透平,平行叶轮进口进行4次切割,切割同时保留透平叶轮的前后盖板,运用CFD与试验结合的方法得出混流泵作透平的外特性,分析叶轮切割对混流泵作透平的内部流动影响.结果表明:随着叶轮切割比例增加,混流泵作透平流量效率曲线向小流量工况偏移,在小流量区间,透平轴功率上升,扬程下降,在大流量区间透平轴功率下降,扬程上升.叶轮切割后叶轮与蜗壳间的循环流量增加,透平水力损失增加,因而透平最高效率下降.采用混流泵切割定律推测不同切割比例下透平高效点的外特性参数,发现推测所得外特性均高于试验值,但误差较小,混流泵叶轮切割定律可近似用于透平工况下叶轮切割的高效点预测.     

高炉煤气余压回收透平发电监控系统

根据高炉煤气余压回收透平发电(TRT)的分散控制和集中管理的基本工艺控制要求,设计了由工控机(IPC)和可编程控制器构成的分布式监控系统,并重点详述了TRT中对高炉炉顶压力的控制策略.运行实践表明,监控系统能够满足TRT自动控制的基本要求和实现信息化管理的需求.     

高炉煤气余压透平发电装置工艺流程概述及常见故障与处理

本文结合高炉煤气余压透平发电装置工艺流程及工作实践,并对TRT运行中部分常见故障处理进行分析。     

波力发电威尔斯透平的试验及设计计算

本文概述了目前常见的波力发电用威尔斯透平平面叶栅分析计算法,提出了用模拟脉冲气流装置进行涡轮试验来设计计算威尔斯透平的方法。本文最后对千瓦级波力发电装置威尔斯透平的方案设计进行了计算机程序计算举例。     

大型立式轴流泵站停泵过渡过程研究

根据转动机械力矩平衡方程、水量平衡方程以及泵装置系统能量守恒方程,结合水泵全特性,建立了大型立式轴流泵站停泵过渡过程数学模型.通过数值计算,研究了不同的闸门运行方式及不同叶片转角对轴流泵站停泵过渡过程的影响,得到了不同工况条件下的水力参数和机组转速随时间的变化规律,从而为泵站设计及运行提供了合理的依据和建议.