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中国电机工程学报 2007年第20期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志发电

基于核Fisher子空间特征提取的汽轮发电机组过程监控与故障诊断1-6

摘要：提出了基于核Fisher子空间特征提取的汽轮发电机组过程监控和故障诊断新方法。该方法首先利用非线性核函数将数据从原始空间映射到高维特征空间，然后在高维特征空间中利用线性Fisher判别分析法提取数据最优的核Fisher特征矢量和判别矢量来实现过程监控。若系统出现故障，则根据当前的判别矢量与历史故障数据集中所含故障的最优核Fisher判别矢量的相似度进行故障诊断。该方法能有效地捕获过程变量之间的非线性关系，过程监控和故障诊断效果明显好于线性Fisher判别法。汽轮发电机组历史故障特征数据集仿真试验证明了该方法的有效性。

汽轮发电机组轴向胀差在线监测与变温度速率控制系统7-11

摘要：研究了汽轮机轴向胀差的实时在线计算以及通过变温度速率控制胀差的方法。在二维圆筒壁非稳态导热的基础上，得到了圆筒壁内蒸汽沿轴向线性分布，随时间非线性变化的温度场迭代计算公式，并与有限元计算结果作了对比，结果表明所得模型计算精度高、计算速度快。将结构复杂的汽缸分解成可计算的有限子结构，根据子结构的温度场求得汽缸的膨胀特征温度，进而求解其膨胀量。对理论模型进行了有限元验证，计算结果与有限元结果相比误差较小，满足工程计算的需要。给出了胀差裕度的定义，根据胀差裕度值来控制蒸汽温度变化速率，并开发了轴向胀差在线监测与变温度速率控制系统（DEOM—ACTC）。

基于响应面方法的汽轮机叶片静动频概率设计及敏感性分析12-17

摘要：考虑随机因素的影响，对叶片的固有振动特性进行概率分析和设计是叶片动强度可靠性设计的基础。文中以某试验台用汽轮机等直叶片为研究对象，考虑几何参数（包括长度、宽度、厚度）、材料参数（弹性模量，密度）和转速的随机性，通过有限元参数化建模，将确定性有限元方法（FEM）、响应面方法（RSM）和Monte-Carlo模拟法相结合，从而获得了叶片静频、动频的统计特性和累积分布函数；同时考虑随机变量的梯度和离散范围对静、动频的影响，通过概率敏感性分析，定量地判断出叶片静、动频对随机输入变量的敏感性；通过绘制叶片静、动频与输入变量的散点图，定量地分析了如何改变随机变量以调整静、动频率的方法。计算结果表明，FEM—RSM—Monte Carlo方法计算量小，速度快，拟合精度高，是叶片动强度可靠性分析的可选方法。

采用颗粒团离散单元方法研究颗粒浓度的非均匀分布18-23

摘要：气固两相流中尤其是稠密气固两相流中颗粒浓度在空间的分布总是非均匀，局部颗粒聚集。该文直接以颗粒团为研究对象，采用颗粒团离散单元方法（DEM），建立非球形颗粒团的运动碰撞的模型与算法，基于真实碰撞，跟踪每个颗粒团的运动，模拟3种均匀或非均匀流场内的颗粒团运动经历。计算结果展现了颗粒浓度非均匀局部聚集的过程，揭示不同工况下流场中颗粒团的大小，颗粒分布及局部颗粒聚集的规律，结果表明在均匀流场中，颗粒均匀密集，非均匀流场中，颗粒浓度的非均匀性加剧。所得计算结果合理，与前人的模拟结果及实验结果相符。同时计算表明，采用颗粒团DEM模型能真实地揭示稠密气固两相流的特性，并使计算量有效减少。

温度对煤粉燃烧生成的一次颗粒物特性的影响24-29

摘要：实验室条件下，以沉降炉与8级Andersen粒子撞击器级联使用，研究燃烧温度对煤粉燃烧生成的一次颗粒物特性的影响。从一次颗粒物的粒度分布来看，3种燃烧温度下的PM10均在2．8-4．3μm内出现峰值。随燃烧温度升高，PMi的排放量增大。SEM图像显示，较高温度下生成的颗粒物表面粗糙，变形和破碎强烈，熔融表面粘附细微粒子。EDX结果表明超微米颗粒物的主要成分为Fe和Ca以及铝硅酸盐，亚微米颗粒物的成分与超微米颗粒物成分不同。ICP—AES分析结果表明，Cr、Cu、Ni、Pb、Zn5种痕量元素在细颗粒物中富集。燃烧温度越高，颗粒物中痕量元素的含量越大，颗粒物中元素的含量与燃烧温度呈正相关关系。

粉煤气化炉冷态和热态流场分布特性的数值模拟30-35

摘要：煤气化是煤化工的先导技术，粉煤气化以其高碳转化率和高冷煤气效率日益得到重视。通过物理建模，建立起粉煤气化的数学模型，运用欧拉一拉格朗日方法分析气化炉冷态流场分布特性；运用非预混方法分析气化炉热态运行条件下温度分布和煤气成分变化规律。通过对模型的数值分析，冷态条件下颗粒相和连续相之间的最大速度比约为0．828；煤粉颗粒在旋转力矩作用下螺旋上升，颗粒在炉内停留时间增大；热态条件下湍流火焰中心存在“黑区”，火焰外锥面对应氧浓度梯度变化最大的表面，燃烧剧烈、温度较高。热态条件下数值模拟得到生成气成分分布和气化炉设计工况基本吻合。

梯度磁场中燃煤PM10聚并动力学数值模拟36-41

摘要：提出了求解梯度磁场中燃煤PM10聚并动力学方程的三分区算法，应用该算法模拟了O．023-9．314μm粒径范围内大同煤灰在永磁环梯度磁场中的聚并动力学过程，并与实验结果进行了比较。结果表明：数值模拟结果与实验结果相一致，三分区算法具有较好的适用性；中间粒径粒子的聚并脱除效率高于小粒子和大粒子的聚并脱除效率；增大粒子质量高，数目中位直径减小，单粒径聚并脱除效率最大值对应的浓度、延长粒子在磁场中聚并时间，粒子的聚并脱除效率提粒径减小；增大平均气流速度，粒子的聚并脱除效率降低，数目中位直径增大，单粒径聚并脱除效率最大值对应的粒径增大。

煤气再燃还原氮氧化物的特性研究42-45

摘要：电厂煤粉锅炉燃煤过程产生的氮氧化物对环境的污染非常严重。为了降低氮氧化物（NOx）的排放，并且利用现有的地下气化煤气气源，把煤气作为再燃燃料还原煤燃烧已生成的NOx，研究煤气再燃还原NOx的化学动力学特性。煤气中对NOx还原起主要作用的气体是H2、CO和CH4，其比例是5．6：4．7：1，构造了一个适用于煤气再燃还原NOx的化学反应机理（200个反应46种物质），利用该机理研究了O2浓度、温度、初始的NO浓度、压力对煤气再燃还原NOx的影响，并给出了计算结果，利用这些机理可以很好地预测燃烧过程中的NOx排放特性，优化反应过程和运行参数。

熔融温度对城市生活垃圾焚烧飞灰旋风熔融试验特性的影响46-51

摘要：采用白行设计的旋风熔融系统对焚烧飞灰进行熔融试验，研究了不同熔融温度条件下熔渣的微观形貌及熔融过程中重金属行为。结果表明，旋风熔融处理系统设计合理，系统能够协调稳定运行，使用方便；旋风熔融可有效地固溶焚烧飞灰中的重金属，易于焚烧飞灰的大规模处理。在较低熔融温度下（1250—1300℃），试样仅发生烧结反应或部分熔融；较高的熔融温度（〉1350℃）可使试样完全转化为玻璃态。在1250-1400℃范围内，Ni、Cr、Cu、Co、Mn的固溶率随熔融温度的升高呈缓慢增长趋势，而熔融温度变化对As、Pb、Cd、Zn的固溶率影响显著。熔融产物中Zn、Cr、Pb、Cu、Cd、Hg等重金属浸出率均非常低，低于美国EPA标准限值。

联合循环电厂余热锅炉的监督预测控制策略52-58

摘要：联合循环电厂中余热锅炉的主要动态特性包括非线性、时滞和不确定性，采用传统控制方法难以实施有效控制。文中所采用的监督预测控制是一种综合的优化控制策略，以设定点优化为核心，具有监督层和调节层的双层控制结构，通过监督层动态优化目标函数，来完成对给定的调节层提供最优的设定点。该算法具有设计简单、易于实现的优点。文中给出了监督预测控制算法的详细推导过程，并以余热锅炉的主汽压对象为例，在不同工况下进行了仿真研究和实时控制，同时与广义预测控制、传统PID控制做比较，仿真结果表明，监督预测控制具有良好的控制效果和跟踪能力。

微细直管燃烧器的散热损失研究59-64

摘要：为了解微细直管燃烧器散热损失的大小，采用内径为0．6mm的微细陶瓷管进行氧气和甲烷气体的燃烧实验，测量了微细直管外壁面的温度，研究了氧气和甲烷的总流量和质量比对壁面散热的影响，以及不同总流量下直管壁面温度的动态变化过程。研究结果表明，混合比小于当量混合比时，随着混合比的增加，燃烧放热功率增加，壁面温度升高，管壁的散热功率增加：管壁的散热量占了很大一部分燃烧放热量，文中测量的管壁散热量最大为燃烧放热量的42％；在管壁散热量中，辐射散热量占很大一部分，最大达到总散热量的65％；随着总流量的增加，燃烧反应区的长度增加，轴向的壁面温差减小，壁面升温速率增大。

旋流流化床密相区埋管传热的冷态试验研究65-70

摘要：在自建的旋流流化床冷态实验台上，采用基于微型热流密度感应薄膜制成的传热探针，测量了旋流流化床中埋管与床料的传热系数，研究流化风速、颗粒粒径、探针位置和密相区二次风射流等因素对埋管传热系数的影响。结果表明：当流化风速超过最小流化风速，传热系数随流化风速的提高迅速增加，并且会达到最大值，然后会稍有下降；传热系数沿探针的周向是变化的，背风面的传热系数总体上比迎风面的大；垂直于旋流方向布置探针的纵向传热系数高于平行旋流方向布置的横向传热系数，合理的颗粒级配和二次风射流有利于旋流的形成和传热效果的增强。

循环流化床气固两相流颗粒分布的数值模拟71-75

摘要：对于秸杆燃烧循环流化床锅炉，需要有足够高的悬浮段并且悬浮段有一定的颗粒数量浓度以保证易悬浮的秸杆能够在提升管内充分燃烧。因此，了解惰性物料在提升管内的颗粒数量浓度分布随级配的变化规律对秸杆燃烧循环流化床的设计有指导意义。文中根据实际冷态循环流化床的尺寸和实验参数，采用蒙特卡罗方法对提升管内气固两相流进行了数值模拟，通过改变石英砂颗粒的级配并进行相应计算分析，揭示了提升管内石英砂的颗粒浓度分布随级配的变化特性。结果表明，通过改变级配可以改变提升管内颗粒数量浓度分布，但不能改变密相区高度。

锅炉汽温对象逆动力学过程模糊辨识76-80

摘要：建立热力系统逆动力学过程模型是热力系统逆动力学研究及应用的关键。该文报告了一种锅炉汽温对象逆动力学过程模型的模糊在线辨识方法与结果。通过聚类和竞争学习算法，对逆动力学模型输入数据空间进行分区，在每个局部的数据子空间上，利用递推最小二乘辨识算法建立逆动力学过程模糊规则，并通过自适应模糊推理实现系统输入过程的反演。仿真结果表明，所建立的逆动力学过程模型对时变汽温对象具有良好的自适应能力和在线跟踪能力；通过汽温对象逆动力学过程在线辨识，能够获得恰当的控制过程，保证系统输出温度按照预定的轨迹达到设定值。

炉内多排换热器管阵列声传播特性数值研究81-85

摘要：基于对炉内单排和双排换热器管阵列声传播特性的研究，分析多排管阵列对声波的反射、透射和衍射机理，利用数学推理方法和迭代过程给出了计算炉内多排管阵列声透射与反射系数的数学模型，研究多排换热器管阵列的声透射特性，揭示了炉内多排管阵列的声反射与透射系数随声波频率、管排数和管阵列结构参数的变化关系，并在炉内实际温度下对声透射系数进行数值计算，为锅炉管道泄漏检测技术和声波除灰技术提供了理论依据。

电站辅机缺陷更换部件解体检查间隔优化86-90

摘要：在电站辅机中存在一类对设备安全有重要影响的劣化部件，其劣化过程没有相应的监测手段，解体检查中采取“缺陷更换”的维修策略；在维修历史记录中，有缺陷更换记录，而无功能故障记录。该文采用延迟时间模型，解决了因缺乏由缺陷状态至功能故障状态转移的概率值而无法计算功能故障费用期望值的问题，并建立了一种针对此类维修策略的解体检查间隔优化模型。缺陷更换部件可能采取3类维修策略：现行的最小机会检查间隔下的初始缺陷更换，优化检查间隔下的初始缺陷更换，传统的定龄更换。为比较以上3类维修策略的优化效果，还研究了评价其优化效果的计算方法。最后，以DGT 750-180给水泵耦合器轴承为对象进行实例研究。结果表明，优化效果良好，并具有实用价值。

管式固体氧化物燃料电池非稳态数值研究91-98

摘要：建立了一个既可以描述管式固体氧化物燃料电池的稳态性能又可以描述其非稳态性能的数学模型。考虑了造成电池输出损失的三种极化现象：欧姆极化、活化极化和浓差极化。在传热模型中，除了考虑传导和对流换热外，也考虑了电池和空气进气管之间的辐射换热。分析了平均电流密度、燃料和空气进口温度和流量对电池稳态和非稳态性能的影响。计算结果表明，稳态下电池固体部分的最高温度位于电池的中部；对于同一幅度的平均电流密度的阶跃变化，电池从最初的稳态到达新的稳态所需的响应时间随各种操作参数的改变而变化。

加热单元凝结水流量平衡方程及其应用99-102

摘要：提出了加热单元凝结水流量平衡方程，能够处理具有多股辅助流量的流量计算问题。加热单元的凝结水总流量等于加热单元各股输出流量单独存在时凝结水流量代数和。根据加热单元凝结水流量平衡方程，导出了用凝结水流量核算给水流量的通用方法，可灵活考虑加热单元的各种辅助汽水过程对给水流量的影响，该方法简捷、实用，无需迭代。通过例子进行了验证。根据单元凝结水流量叠加原理，导出了循环函数法中锅炉进水系数计算通式，简化了循环函数法。在循环函数法中，辅助循环中的最低压力加热单元可分解为一个正向单元和一个逆向单元，揭示了循环函数法的本质。