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中国电机工程学报 2011年第26期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志热能工程

F级中低热值燃料燃气轮机透平部分气动方案优化设计与分析1-8

摘要：通过一维计算和准三维计算，对地面重型F级中低热值燃气轮机透平进行了方案设计与优化。由一维优化结果指导准三维计算，并对结果进行优化。计算结果表明，通过一维优化计算，效率提高0．8％，末级更接近轴向出气，在第2、3级静叶流道存在跨声速流动；准三维计算结果中，由于第1级冷却空气量较大，冷却空气掺混损失在总损失中占有较大比例，二次流损失是影响总损失沿叶高分布的重要因素；准三维优化使损失降低，在第3级静叶中，损失较优化前大幅度降低。参考一般F级的透平气动设计的经验，讨论燃气轮机方案设计，探讨如何选择确定一维参数、准三维参数，并进行优化，从而为燃气轮机的透平部分的工程设计提供参考。

双炉膛四角切圆煤粉锅炉分层掺烧数值模拟及性能试验研究9-15

摘要：神华煤容易结焦，单独燃烧可能影响锅炉的安全运行。在一台容量为1025t／h的双炉膛锅炉上，对容易结焦的神华煤和不易结焦的平混煤进行了分层掺烧的数值模拟和性能试验研究，在数值模拟中研究了炉膛内的速度场和温度场的分布，在性能试验中研究了不同掺烧比例下锅炉燃烧特性、排放特性及经济性。研究结果表明：神华煤掺烧量的增多和分层时燃烧位置的提高将导致炉膛结焦倾向增大、Nq浓度下降，但对锅炉热效率影响不明显。并且在不同的分层掺烧方式下，二次风的配风方式有不同的优化值，应通过优化调整试验确定。

电站锅炉热效率和NOx排放混合建模与优化16-22

摘要：提高电站锅炉热效率和降低污染物排放对于节约能源和保护环境具有重要意义。人工智能方法在优化锅炉燃烧方面有广泛的应用。该文以某300MW电站锅炉燃烧调整试验数据为基础，采用BP神经网络建立以锅炉效率和NOx排放为目标的锅炉燃烧系统模型，利用遗传算法对模型进行优化，使模型训练精度和预测精度大为提高，锅炉效率平均预测误差由0．22％降至0．06％，NOx排放浓度平均预测误差由3．5％降至0．15％。利用遗传算法进行全局寻优，并用权重系数法将多目标优化转化为单目标优化。结果表明，该方法可根据需要对锅炉效率和NOx排放进行优化，实际中需重点优化锅炉效率或者重点优化NOx排放时只需要改变权重系数即可，由此得到相应的锅炉运行参数，并为锅炉优化运行提供指导。

高效褐煤发电系统研究23-31

摘要：褐煤属低质煤，其水分含量高、灰分高，直接燃烧发电效率低。为提高褐煤发电系统效率，该文介绍了高效褐煤发电系统，并且利用等效热降法对该系统进行理论分析和计算，同时对某600MW超临界工程案例进行技术经济对比分析。在该文所述的基准工况下，通过理论计算，该系统可以降低发电煤耗12g／（kW．h），经过技术经济性分析，该系统可以降低厂用电率0．56％，降低发电煤耗15g／（kw·h）以上，同时该系统还可以降低污染物排放、减少工程投资等。研究发现燃用高水分褐煤的火力发电厂，采用高效褐煤发电系统具有极大的优越性，其节能、节水、减排，是值得大力推广的“绿色”发电事业。

基于氧化膜生成速度和剥落厚度的600MW超临界锅炉高温过热器安全性分析32-37

摘要：金属蒸汽侧氧化膜的生长和剥落对超临界或超超临界锅炉高温受热面的安全性有直接影响。以2台600MW超临界锅炉为对象，详细分析因蒸汽侧氧化膜剥落所导致的高温过热器爆管事故，介绍实际运行中所采取的提高高温受热面安全性的技术措施。在此基础上，以T91和TP347HFG管材为例，针对设备改造设计提出基于金属蒸汽侧氧化膜生长和剥落规律评价高温受热面金属安全性的方法，并应用于这2台锅炉高温过热器的实际改造方案的安全性评价，评价结果表明改造方案可以实现高温过热器在一个大修期内安全运行的预定目标，同时给出进一步优化改造方案的建议。研究结果对于制定锅炉检修计划和安全运行技术措施具有指导意义。

汽轮机主汽温变化对煤耗率影响的强度系数计算模型38-43

摘要：为达到火电机组节能降耗的目的，以火电机组热经济性分析的统一物理模型和数学模型为基础，借助偏微分理论和梯度算子，建立了主蒸汽温度变化对机组经济性影响的通用强度系数计算模型。主汽温强度系数的提出使得在计算主汽温改变对煤耗率的影响时不用进行复杂的建模和计算，而仅利用对应负荷下的强度系数乘以主汽温变化量就可得到。通过对某600MW机组典型工况的计算，表明应用强度系数模型计算主蒸汽温度改变对煤耗率的影响时计算量小、精度高。

燃料电池实时电阻匹配最大功率跟踪法44-52

摘要：燃料电池单位功率投资成本高，且寿命有限，为充分发挥系统效能，需采用最大功率点跟踪（maximum power pointtracking，MPPT）控制使其连续稳定地向负载输出最大功率。该文利用燃料电池特有的物理特性和电气特性，提出一种通过检测燃料电池输出电压、电流，实时计算内阻，根据电阻匹配的最大功率传输理论，实现燃料电池MPPT算法。若由于工作条件突变，最大功率点（maximumpowerpoint，MPP）超出了燃料电池外特性的欧姆线性区，则采取自适应变步长追踪MPP。同时，该文还采用固定步长确定新MPP方向与自适应变步长追踪新MPP相结合，实现此MPPT方法对环境的自适应能力以及解决追踪精度和速度之间的矛盾。此方法能够简单而准确地跟踪具有各种外特性的燃料电池MPP，且在稳态下不存在功率波动。最后，在燃料电池／超级电容混合能量系统上，实验验证了理论分析的正确性。

含氨煤气再燃脱硝反应的化学动力学模拟59-64

摘要：煤气再燃有望成为一种有效的低污染燃烧方式得到广泛的使用。该文利用化学动力学模型对2种典型含氨煤气的脱硝反应特性进行了模拟研究。计算结果发现，再燃停留时间的延长可以显著提高再燃脱硝的效果，再燃停留时间应该大于1s才能取得较好的脱硝效果。同时，再燃温度越高，反应越迅速，脱硝效果越好。再燃区过量空气系数的降低对脱硝也有好处。煤气中的氨成分对煤气脱硝有一定的促进效果，而且随着反应温度的降低和再燃比例的增加，促进效果增强。含烃煤气与非烃煤气的再燃特性有很显著的差异，进行低NOx燃烧方式设计的时候应特别注意。

中国电机工程学报杂志工程热物理

低质量流速优化内螺纹管的传热特性试验研究65-70

摘要：在亚临界、近临界及超临界压力区，对600MW超临界W火焰锅炉水冷壁中垂直上升低质量流速优化内螺纹管的传热特性进行了试验研究，得到了不同运行工况下内螺纹管的壁温分布，分析了压力、外壁热流密度、质量流速对传热特性的影响。结果表明：低质量流速优化内螺纹管具有良好的传热特性，能够有效避免膜态沸腾；在亚临界压力区，压力与热流密度的增大以及质量流速的减小，均会导致干涸提前发生和干涸后的壁温飞升值增大。与亚临界压力区相比，内螺纹管在近临界压力区的传热特性变差，随着压力的增大，管壁温度显著升高，发生传热恶化时的临界干度减小。在超临界压力区，内螺纹管在拟临界点附近出现了传热强化；压力越接近临界压力，传热强化越明显；压力与热流密度的增大以及质量流速的减小均会导致壁温增大。

基于小波模极大值的湍动流态化流型转变特性研究71-75

摘要：在提升管直径为0．06m，高度为5rn的冷态流化床试验装置上，使用基于信号奇异性检测的小波模极大值法，研究鼓泡流态化到湍动流态化的流型转变特性，获得相应的流型转变初始速度。使用压力波动平均振幅法和标准偏差法对压力波动信号进行分析，得到的转变初始速度相互之间的最大标准偏差为10．8％，说明这3种方法均能正确判断鼓泡流态化到湍动流态化的流型转变初始速度。与后两种方法相比，小波模极大值法有使用数据量少、分析速度快的优点。

不同来流下薄平板流固耦合特性分析76-82

摘要：薄平板的流固耦合特性研究在核反应堆板状燃料组件和风力透平叶片等方面具有广泛的应用背景。基于非定常流动和弹性薄平板振动理论建立了薄平板的流固耦合特性研究模型，并得到了平板的振动特性以及平板周围流场的非定常流动特性。结果表明：平板在持续稳定的来流冲击下，主要以其一阶固有频率产生振动，平板的振动属于自激振动；相同攻角条件下，流固耦合现象随流速的增加而更加剧烈。对比平板在相同来流下考虑和不考虑流固耦合的分析结果表明：不考虑耦合时作用在板上的持续平均气动力大于考虑耦合时的情况；流固耦合过程中，平板振动对涡的形成产生抑制，保持平板的附着流，延迟分离。

中国电机工程学报杂志动力机械与工程

混流式水轮机三维非定常流分离涡模型的精细模拟83-89

摘要：数值模拟已成为当前研究混流式水轮机内部流场及其复杂流动机制的重要工具。基于不可压缩流体瞬态N-S方程对混流式水轮机内部三维非定常流进行精细模拟分析，以标准κ-ε模型对水轮机进行全流道定常计算的结果作为初始流场，应用较新的分离涡模型（detached eddy simulation，DES）和滑移网格技术进行了水轮机动静干扰的非定常湍流数值模拟，得到了偏工况下活动导叶出口及转轮叶道内涡量场及速度场分布特性。模拟了大尺度涡旋结构的卷起、发展等瞬态演化过程，结果表明DES方法可以更加全面真实地模拟水轮机内部的流动情况，捕捉到水力机械中复杂流道内的三维动态涡结构。该研究对于探讨影响水力发电机组出力摆动的水轮机涡激振动的内在机制、确保机组的安全稳定运行具有一定的参考意义。

副槽及出风口结构尺寸对汽轮发电机转子三维温度场的影响90-96

摘要：以某大型空冷汽轮发电机转子为例，建立了护环以及风路最长的半个转子线圈的三维物理模型，采用计算流体动力学方法，研究本体部分的风道结构，如副槽中心截面高度、槽楔出风口直径大小分布对转子三维温度场的影响。结果表明：根据流量分布情况预测温度分布会使设计值与实际存在偏差，应根据具体的仿真计算结果确定风道结构。针对该文电机采用的风路布置方法，副槽采用直槽、槽楔采用等出风口直径更加合理。结论可为大型空冷汽轮发电机转子的通风冷却设计提供理论参考。

应变场强法在涡-片结构寿命预测中的应用97-102

摘要：场强法是一种精度较高的随机载荷疲劳寿命估算方法值得深入研究和发展。根据场强法基本原理和某涡轮叶片材料光滑试件和缺口试件的疲劳试验数据，运用有限元分析方法对缺口试件试验进行模拟，推导了材料应变场强的计算公式并得到了材料的场径值。进而对涡-片结构进行瞬态热弹塑性有限元分析，确定结构危险部位应变场强，结合材料的应变-寿命试验曲线，最终得到了该盘-片结构的疲劳寿命。研究方法与推导过程详尽合理，场强计算公式简单，为预测复杂应力环境下的结构疲劳寿命提供了有益的参考。

中国电机工程学报杂志热工自动控制

基于混沌粒子群算法的火电厂厂级负荷在线优化分配103-109

摘要：机组负荷优化分配是降低发电厂能耗水平的重要技术手段，该文针对厂级负荷在线优化分配对算法速率和精度的要求，提出一种新的机组负荷实时分配模型，分别给出了机组自动发电控制和厂级负荷分配方式下负荷响应速率约束方程，并提出一种自适应约束边界，可显著提高算法计算效率，在满足电网对机组负荷品质要求的前提下实现全厂煤耗量最小的目标。提出采用混沌粒子群算法来求解实时负荷优化分配问题，采用自适应惯性权重以加快算法收敛速度，在粒子群算法解的邻域内进行混沌优化搜索，避免算法陷入局部极值点。文中给出了厂级负荷在线优化分配算法步骤，并进行了算例分析，验证了所提模型和算法的有效性。

中国电机工程学报杂志可再生能源发电

氧量对松木热解特性的影响117-123

摘要：基于热重-质谱联用仪上松木在5种不同氧量气氛下（0％、5％、10％、15％、21％）的热解实验研究考察了热解气氛中氧气浓度对热解特性的影响，通过差式扫描量热分析曲线讨论了氧量对反应热效应的影响，并对热解过程的动力学特性进行了分析。结果表明：氧气对松木热解2个阶段都有重要影响，氧气加速了热解反应；所求解的动力学参数能较好的描述反应过程，有氧热解过程存在动力学补偿效应；氧浓度的增大减小了反应放热温度范围，增大了放热峰峰值；除H2外的其他气体随着氧浓度的增大，析出温度范围变窄，析出峰峰值增大。

独立变桨距控制策略研究131-138

摘要：为解决独立变桨距控制多输入多输出信号之间的耦合问题，侧重于研究独立变桨距的多变量控制技术。建立带卡尔曼滤波器的前馈一反馈线性二次高斯函数（linear quadratic gaussian function，LQG）最优控制，并对统一变桨距控制、独立变桨距控制的标量比例积分（proportional-integral，PI）控制、独立变桨距控制的多变量LQG控制3种情况下的载荷进行对比。结果表明：LQG最优独立变桨距控制比统一变桨距控制和传统的PI独立变桨距控制具有更好的减载效果，更适合大型风力发电机组。