微波同轴谐振腔测量液膜厚度的理论分析

汽轮机低压缸湿蒸汽区中,静叶片、动叶片及汽缸壁表面存在水膜的沉积、流动,在高速汽流拖拽撕裂下形成的较大水滴,会造成动叶片的严重水蚀,实时监测液膜厚度,对于叶片防护及机组的安全运行具有重要意义。采用开式微波同轴谐振腔作为液膜厚度测量传感器,根据谐振腔等效电路,建立了水膜厚度测量数学模型,推导了液膜厚度的测量关系式。设计了探针耦合同轴谐振腔传感器,仿真分析了谐振频率随水膜厚度的变化关系,确定了测量关系式中的待定系数,计算了不同温度条件下,液膜厚度随谐振频率的变化。     

微波谐振腔蒸汽湿度测量系统不确定度分析

推导了微波谐振腔蒸汽湿度测量关系式的灵敏度系数;分析了压力和频率等直接测量参数的不确定度;以不同压力及湿度的湿蒸汽为例,分析湿度测量关系式中各计算参数的不确定度,合成了蒸汽湿度测量系统的标准不确定度,分析了蒸汽压力和湿度变化对系统不确定度的影响;确定了考虑参数测量、腔体热膨胀、取样误差、腔体内壁沉积水膜等因素时系统的综合不确定度.结果表明:系统综合不确定度uz≤0.764%;随着蒸汽湿度和压力值的增大,蒸汽湿度测量系统的合成标准不确定度变大;系统压力测量引入的不确定度较小,可以忽略,而频率测量引入的不确定度较大,谐振频率的准确测量是确保系统测量精度的关键.     

AA-CAES系统释能过程运行特性分析

为了研究释能过程中膨胀机运行特性对先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统性能的影响,提出3种膨胀机运行方式:定压运行、定滑运行和滑压运行,并建立AA-CAES系统热力学模型。使用数值计算的方法,对比3种方式的系统性能差异,并分析关键参数对采用不同方式的系统性能的影响。计算结果表明:基本运行参数相同时,膨胀机采用滑压运行时储能效率和储能密度最大;适当调整储气压比差值,可改善3种方式的系统性能;存在最佳换热器效能使得3种运行方式的储能效率最大;膨胀机效率下降系数对定滑方式的影响最大;3种方式的稳定间隔时间较接近,对流换热系数增加到一定值时,不存在稳定间隔时间。     

微波谐振腔测量蒸汽湿度非等动能取样误差分析

为了准确计算微波谐振腔的取样误差,分析了非等动能取样原理,针对2种不同的取样端,采用拉格朗日方法计算水滴运动轨迹,得到了不同工况和水滴尺寸下由于取样偏差导致的湿度测量误差.结果表明：当马赫数较小时,取样误差受水滴尺寸影响较小;而马赫数较大时,取样误差不仅与水滴尺寸密切相关,而且明显受工况的影响;通过优化谐振腔的取样端结构,可以有效减小由于取样产生的测量误差;由于电厂汽轮机排汽马赫数较小,通过取样修正,微波谐振腔可以达到较高的取样精度.     

湿蒸汽非平衡凝结流动的热力学特性

水蒸气凝结两相流动呈现高度的非平衡特性。目前,凝结参数都是利用半经验公式得出,很少考虑两相间传热温差以及耦合问题。在湿蒸汽两相流输运方程的基础上,建立了一种准确简单的凝结成核和水滴生长模型,采用具有较好激波捕获效果的高精度二阶TVD格式进行离散,计算了湿蒸汽非平衡凝结流动参数及凝结冲波分布。着重研究了湿蒸汽非平衡凝结流动的热力学特性,讨论了进口压力对凝结特性的影响,归纳了进口过冷度对成核率、水滴数、凝结冲波形态的变化规律。研究表明:进口压力增加,凝结位置逐渐向上游移动;进口过冷度降低,凝结位置向下游移动,达到较高的Mach数后,才会出现凝结成核;进口过冷度越高,非平衡凝结相变产生的湿度越高。凝结冲波出现后,湿蒸汽沿喷管继续高速流动,其流动规律与等熵流动相似。     

基于近似熵和集成经验模态分解的转子多故障诊断方法研究

为了提高汽轮机转子多故障分类的准确率,提出一种集成经验模态分解(EEMD)、近似熵和支持向量机相结合的多状态分类方法。首先进行EEMD得到各频段的单分量信号;再求出熵值作为故障信号的特征向量输入到基于二叉树的支持向量机中实现多状态分类。对比近似熵、模糊熵和能量法这三种方法,实验结果验证了利用EEMD和熵理论相结合的方法量化故障信号非线性特征的正确性。同时也表明在欧氏空间中,近似熵值组成的特征向量彼此间的距离最远,分类效果也最好。     

太阳能辅助火电机组燃烧后碳捕集的集成方式研究

针对火电机组燃烧后碳捕集方式选择的问题,以某电厂600MW燃煤机组为研究对象,进行以烟气余热及太阳能热作为二氧化碳吸收剂解吸热源,以机组抽汽作为脱硝系统液氨蒸发器的热源的多能源综合互补利用集成方式的研究。分析集成系统太阳集热场设计中影响设计辐射强度选取的主要因素,以实际辐射资料为例进行研究,得出太阳辐射资源与最佳太阳辐射强度的关系。根据最佳辐射强度对集成系统进行经济性计算,对可行性集成系统进行技术经济分析,结果表明:在设计辐射强度下,可行性集成方案中CO2减排成本为90.8$/t,其随太阳集热场投资的减小而减小,考虑对CO2排放征税和CO2产品出售时,集成系统有望突破经济障碍。     

先进绝热压缩空气储能（AA-CAES）系统一种结构优化方案

提出一种非等比压缩结构的储能系统,在此基础上提出4种具体的系统结构方案,并与以往文献提到的等比压缩结构的储能系统进行对比分析。结果发现:在总压缩比相同的情况下,等比压缩结构的先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统的储能密度随压缩级数的增大而减小,储能效率随压缩级数的增大而升高;对于非等比压缩结构的储能系统,储热介质能达到的温度越高,则系统的储能密度越大;用2种储热介质分阶段存储压缩热,可减小换热器的换热温差,降低系统的不可逆损失,从而提高系统的储能效率。     

动态透平效率对有机朗肯循环系统性能的影响

向心透平效率随运行参数的变化及工质种类的不同有较大差别,引入向心透平一维分析模型来计算透平效率,分析蒸发温度与冷凝温度对透平效率的影响,比较固定透平效率与动态透平效率有机朗肯循环(ORC)系统的热力性能与经济性能。采用非支配解排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)优化ORC系统筛选出最优工质,确定最佳蒸发温度与冷凝温度。同时比较了不同热源温度下固定透平效率和动态透平效率ORC系统的最佳运行参数,分析了透平效率随热源温度的变化。结果表明:透平效率随蒸发温度的降低或者冷凝温度的升高而增大,采用动态透平效率后,系统净输出功随蒸发温度升高而增加趋势减缓,工质排序也发生了变化;对于固定透平效率与动态透平效率ORC系统,经多目标筛选后所确定的最优工质及最佳蒸发温度和冷凝温度均有一定差异,表明若采用固定透平效率会对工质筛选及参数优化造成一定误差;随着热源温度的升高,固定透平效率与动态透平效率ORC系统之间最佳蒸发温度与净输出功差异逐渐增大,说明热源温度越高,采用固定透平效率引起的误差越大。