氧化铝分解槽循环水余能利用

为充分利用众多的氧化铝生产企业的分解槽循环水系统中存在的大量余能,并为其他类似余能回收提供技术支持,研究了氧化铝分解槽循环水系统中余能的特点.根据余能的多少,提出了不同的余能利用方案.重点研究了余能发电的利用方式.并针对余能发电的特殊性,设计了分解槽水循环系统余能发电装置--集成循环水余能发电装置.针对其循环水不能异常中断的问题,提出了循环水保护方案.针对通过机组的水量小于其空载流量时,水轮发电机会在并网条件下吸收电网功率的逆送电情况,提出了发电机逆功率保护方案,并将余能发电装置的控制保护各子系统集成在一起,形成具有励磁、调速、同期和保护功能的“四合一综合控制盘”.实践证明,氧化铝分解槽循环水余能发电装置能安全、可靠、稳定运行.     

用于冷却塔的超低比转数混流式水轮机设计

工业冷却塔的循环冷却水出口一般具有一定的富余水头（4~15m）。利用冷却塔的富余水头,开发一种超低比转数混流式水轮机,代替冷却塔中风扇电动机,可以达到节能的目的。结合冷却塔水轮机工作环境特点,进行了超低比转数混流式小水轮机全流道三维非定常数值模拟,重点对超低比转数小水轮机转轮叶片设计与优化。为了尽量减少水轮机尺寸,在结构设计方面提出金属梯形蜗壳和单列环形导叶。通过数值模拟对比分析确定最优性能的水轮机方案进行物模试验。通过物模试验证明设计的超低比转数混流式节能水轮机尺寸满足了冷却塔要求,效率高,性能稳定。     

介质黏度对泵作透平时性能换算的影响

为了研究泵与透平换算系数随黏度与比转数的变化规律,选用5台不同比转数离心泵反转作透平,在5种不同的介质黏度下,对透平工况进行数值模拟.根据数值模拟结果,拟合求得透平的压头、效率与流量的关系式.通过对透平效率-流量关系式的求导,可得到透平在最优效率点处的流量、压头.据此可以求得泵反转作透平时,透平在黏性介质时的最优工况下的流量、压头与水泵在清水介质最优工况下流量、扬程之间的换算系数.通过黏性介质下透平的水力效率、压头与流量关系曲线发现:介质黏度对透平性能的影响较大,随介质黏度的增大,透平的水力效率明显下降.比较不同比转数下的换算关系随黏度变化曲线图可发现:对于同一比转速的透平,换算系数均随黏度的增大而增大;而当介质黏度相同时,随着比转数的增大,流量、扬程换算系数大体呈减小趋势.     

离心泵作透平的研究现状

为深入研究离心泵作透平回收工业余能和开发微型水电,综述了离心泵作透平的研究现状.泵作透平的研究主要采用试验研究、理论分析和数值模拟的方法.总结了泵作透平的主要研究内容:泵作透平的选型及性能预测,特别是透平高效点性能参数的预测;透平过流部件的优化设计与性能提高;透平运行稳定性.着重介绍了泵作透平的选型及性能预测方法:通过试验,获得泵正反转工况的性能参数;基于试验数据,通过理论分析,提出经验公式,得到泵正反转性能参数的关系;CFD技术与试验相结合对泵作透平的性能进行预测.并对离心泵作透平的发展进行了展望,提出今后离心泵作透平的主要研究趋势:准确的选型方法、新的设计理论与方法、振动、非设计工况的稳定运行及大功率多级泵作透平的研究.     

基于逆向设计理论的水泵水轮机设计与数值模拟

针对水泵水轮机效率普遍较低这一问题,借鉴低比转数混流式水轮机的叶片设计理论,对一给定参数的水泵水轮应用水轮机逆向设计理论对水泵水轮机进行水力设计、三维造型和ICEM网格划分;通过建立相对坐标系下的时均连续方程及N-S时均方程等控制方程组,利用标准k-ε湍流模型来封闭方程组,采用有限元体积法进行离散,离散方程的压力-速度耦合处理采用压力耦合方程组的半隐式(SIMPLEC)算法对水泵水轮机进行数值计算,得到其内流场流动特性,与试验的水泵和水轮机工况下压力分布对比分析,预测了水泵水轮机在设计工况下的转轮效率.数值模拟结果表明,基于逆向设计理论设计的水泵水轮机工况的最优效率可以达到91%,水泵工况的最优效率达到82%,充分说明应用逆向理论设计方法对水泵水轮机的设计,可以兼顾水泵工况和水轮机工况在较优的情况下运行.     

水轮发电机组甩油故障处理及预防

在小型水电站中水轮发电机组甩油故障 ,不易引起人们的足够重视 ,而长期甩油的水轮机组对发电机定子线圈会造成许多危害。本文就某小水电站所遇见几台水轮机组甩油故障进行讨论 ,并分析可能由此带来的危害及预防措施。1　机组甩油所造成的危害(1 )　甩油会引起发电机定子温度升高 :水轮机上导甩油会引起发电机定子线圈外层渗油 ,由于透平油具有一定的粘度 ,定子线圈通风孔因有渗漏透平油粘着灰尘而变成杂质会堵塞通风孔。一旦水轮发电机组运行时 ,通风孔散热部分被堵塞 ,就会使定子线圈运行温度升高 ,影响发电机安全运行 ,缩短定子线圈寿命…     

考虑气象条件变化的火电厂循泵优化运行

以循环冷却水系统整体作为研究对象,基于循泵优化运行模型,并充分考虑气象条件变化对循泵优化运行的影响,绘制出可直接根据气象条件指导循泵优化运行的一种新型等效益曲线及相应的净收益功率曲线.以某电厂660 MW机组为例,将新型等效益曲线与现有等效益曲线进行对比应用分析.结果表明:在循环冷却水系统中,根据现有等效益曲线查取的循泵运行方式并不总是“最优”的,甚至在相同的机组负荷、气象条件下,仅因当前工况循泵运行方式的不同,所查取的最优循泵运行方式也可能不同,但是新型等效益曲线始终能够合理地指导循泵优化运行.同时,利用新型等效益曲线及净收益功率曲线对660 MW机组的循泵优化运行进行了技术和经济研究分析.通过对比不同机组负荷下的净收益功率曲线发现:在夏季高温情况下,循环冷却水系统在机组低负荷下的运行费用有可能高于在机组高负荷下的运行费用.     

不同比转数离心泵作透平研究

为了研究不同比转数离心泵用作透平时的差别,应用数值计算的方法对不同比转数的泵进行了研究,分析了泵作透平的效率与泵效率之间的关系,以及泵作透平时的流量、扬程换算系数随比转数变化的规律,并对不同比转数的泵内部功率损失分布进行了研究.研究结果表明:泵作透平的效率通常不高于泵的效率;泵在透平工况下的流量和扬程比泵工况的流量和扬程大,泵用作透平运行时的流量、扬程换算系数随比转数的增加而逐渐减小;功率损失分布分析表明,叶轮内部的功率损失是泵作透平内部主要的功率损失,并随比转数的增大而逐渐增大,因此对泵作透平的优化设计应当集中在对叶轮的研究.     

基于能量价值理论的电站循泵优化及系统开发

节能降耗与追求利润是市场经济条件下电力生产的主题.以工程热力学和能量价值理论为基础,利用汽轮机背压修正曲线、循环水泵和凝汽器的特性公式,并充分考虑煤、电能量价值的市场差异,分别建立了基于供电煤耗的循环水系统能耗优化模型,以及基于能量价值理论的循环水系统经济优化模型的目标函数.开发了基于PI实时数据库和.NET平台的火力发电厂循环水优化系统,以一定周期从PI数据库中实时读取电厂最新工况信息,进行数据预处理和稳态判别,利用遗传算法计算生成循环水泵的最优在线运行方式,求出该运行方式下的优化收益,给出了操作建议.该系统已在某电厂6台机组上实现了循环水泵的在线优化调度.实际运行表明：在某工况下,该电厂1#、2#机组通过减开一台循环水泵,节约厂用电量975.46 kW,增加收益171.18元/h,减轻了运行人员操作的盲目性,改善了循环水泵粗调或不调的现状.该系统界面友好,操作性强,易于移植和推广.     

多能互补发电系统抽水蓄能模型及运行策略

根据多能互补发电系统的特点和作用,建立了系统中抽水蓄能的数学模型,提出了系统中抽水蓄能的运行策略,即按给定负荷运行,具体在本系统中即为按系统净负荷运行．由此提出系统中抽水蓄能的控制方式.当系统净负荷大于0时,抽水蓄能机组运行在水轮机工况,分3种情况:当系统净负荷小于水轮机工况的启动功率时,抽水蓄能机组不运行;当系统净负荷大于水轮机工况的启动功率而小于水轮机工况的额定功率时,抽水蓄能机组按净负荷功率运行在水轮机工况;当系统净负荷小于水轮机的额定功率时,抽水蓄能机组按水轮机工况的额定功率运行．当系统净负荷小于0时,抽水蓄能机组运行在水泵工况,分2种情况:当系统净负荷小于水泵工况的额定功率时,抽水蓄能机组不运行;当系统净负荷大于水泵工况的额定功率时,抽水蓄能机组按水泵工况的额定功率运行．     

基于液气射流的负压蒸汽加热系统设计与试验

针对当前100℃以下的低温加热工艺在农业、化工、食品加工业中存在加热效率低、温度难以精确维持、自动化程度低、设备成本高等问题,集成射流泵抽空技术、PLC控制技术、控温调压技术,设计开发一种基于液气射流的负压蒸汽加热系统。该系统由智能控制系统、液气射流真空循环系统、降温调压系统和循环水调节系统组成,通过液气射流泵抽空提供蒸汽负压环境,结合减温减压装置和PLC智能控制系统对负压蒸汽进行控制,实现负压蒸汽对物料的精准自动化加热。详细阐述负压蒸汽加热系统的工作原理,确定关键部件射流泵设计结构和相关参数,并对其进行流体数值模拟的相关验证,模拟结果与实际误差在10%以内,表明射流泵设计合理可靠性高。对系统的加热性能进行试验,结果表明：基于液气射流的负压蒸汽加热系统可以精确控制蒸汽温度进行加热,同时加热温度曲线平缓,快速升温阶段真空度上下浮动0.003 MPa,平衡阶段真空度上下浮动0.002 MPa,加热温度浮动也在±1℃,更好地适应不同物料的加热温度,在加热效率方面优于水浴加热约2倍。该研究可解决传统水浴加热显热加热不均匀、控制精度差、加热过程缓慢、生产能力较低等问题,为农产品、化工产品深加工的...     

蜗壳出口倾斜对混流泵作透平的性能影响

为了提高混流泵作透平工作效率,揭示蜗壳出口倾斜后对透平性能的影响,在不改变其他过流部件几何参数的情况下,利用试验研究与数值模拟相结合的方法,分别模拟蜗壳出口倾斜角度为0°和26°的透平模型,探讨蜗壳出口倾斜对混流泵作透平性能的影响规律.结果表明:蜗壳出口倾斜情况下透平叶轮流道流线分布更加均匀,二次流旋涡现象较径向出口蜗壳的混流泵作透平有明显的减弱;在设计流量(120 m³/h)工况下,混流泵作透平蜗壳出口倾斜后其效率、水头、轴功率分别提升了5.2%,10.41%,17.64%;蜗壳出口倾斜后叶轮和尾水管内部水力损失减小,蜗壳内部水力损失略有增加,总水力损失为减小;试验结果与数值模拟的外特性预测结果变化趋势一致,验证了数值模拟的准确性.该研究丰富了液力透平设计方法,可为混流泵作透平设计提供一定的参考.     

能量回收液力透平的研究现状及展望

能量回收液力透平技术的发展与应用对节能减排有重要意义.液力透平在石油、化肥等行业应用广泛,但存在设计理论与方法不完善、运行不稳定等问题,因此亟须开展相关研究.介绍了能量回收液力透平的工程应用、透平结构形式、能量回收装置形式,提出液力透平主要有反转泵式、冲击式、导叶式和专用液力透平,能量回收装置形式分为直驱式和辅助式.综述了近年来国内外取得的相关研究成果,探讨了能量回收液力透平的选型计算、优化设计、转速稳定性控制、力特性及结构强度、透平速度滑移现象.对能量回收液力透平技术研究的未来发展进行了展望,明确提出未来的重点方向是:采用新的理论与方法研制适用于各种特殊工况的液力透平,提高透平的效率;正确配置能量回收设备及系统参数,保证液力透平转速稳定性;在运行工况偏离设计点时,选择合理的调节方式充分回收余压能.     

热泵空调机组水循环流动特性的试验研究

针对现有热泵机组空调系统能耗高,舒适度低的问题,提出了由多孔介质柠檬酸钾-石膏配制而成的毛细吸液芯辐射冷却顶板,在用水作冷却介质时毛细吸液芯辐射冷却顶板就成了一块内含多孔介质的均布流道.对毛细吸液芯辐射冷却顶板和传统的蛇形辐射换热盘管内部阻力进行了试验研究,在流量为4～40 L/h变化时,比较分析了毛细吸液芯辐射冷却顶板和传统的蛇形辐射换热盘管的阻力,并利用ICP-Optional Emission Spectrometer对循环水在毛细吸液芯辐射冷却顶板内部运行1 200 h的钙离子质量浓度进行了测试.试验结果表明：当流量小于17 L/h时,毛细吸液芯多孔介质的渗透率较低,导致流体在辐射板中流动时阻力损失较大;当流量大于17 L/h时,流体在辐射板中流动时的摩擦因子较小,在辐射板中由惯性力引起扰动造成的阻力损失小于蛇形管中的扰动损失,多孔介质对水的渗透率较大,导致流体在辐射板中流动时阻力小于蛇形管中流动阻力;钙离子质量浓度在运行360 h之后趋于稳定,能够满足循环水在热泵机组中的长期使用.     

离心泵作透平性能预测研究综述及展望

在化工、石油、矿山等高耗能产业中,存在大量高压流体通过减压阀进行直接排放的现象,造成了大量的能源浪费.采用离心泵反作透平对这部分能量进行回收利用是一种经济且实用的方法,但对于离心泵在透平工况下的性能预测是其应用的关键技术及难点之一.本文系统总结了近年来国内外对于离心泵作透平在性能预测方面的研究进展,并对未来的研究方向进行了展望.首先,对离心泵作透平的高效点预测、全工况特性预测方面的研究及进展进行了分类总结和评述:在透平的高效点预测方面,主要采用了经验预估、理论分析、智能算法预测等方法对泵和透平工况下的流量、扬程换算因子进行了计算;在透平的全工况特性预测方面,主要采用了试验拟合、理论分析、数值计算等方法揭示了透平在偏工况与最佳工况下的特性换算关系.最后,探讨了目前研究中存在的一些问题及对未来的研究方向进行了展望.     

基于LSSVM和SA-BBO算法的循环水系统优化

火力发电厂循环水系统的优化对确定凝汽器最佳真空,以及提高火电厂整体效率、节能降耗,意义重大.以某电厂2台600 MW机组循环水系统为研究对象,建立了基于最小二乘支持向量机（LSSVM）的汽轮机功率预测模型.该模型解决了神经网络中的局部极小值问题,取得了很好的预测效果,泛化能力强.在此基础上,建立了以利润最大化为目标函数,综合考虑循环水泵功耗、汽轮机组功率微增以及煤、电能量价值市场差异的凝汽器真空优化模型.实际应用中,该模型计算时,首先以一定周期从实时数据库中读取电厂运行的最新工况信息,并进行数据预处理和稳态判别;再采用模拟退火生物地理学优化混合算法（SA-BBO）对凝汽器真空优化模型进行寻优,得出了不同工况下的凝汽器最佳真空、循环水泵的最优组合运行方式及优化收益.将寻优结果制成循环水系统的优化组合图,可以指导现场运行调节.     

离心泵作透平多工况内流与能量转换特性

为揭示不同流量下离心泵作透平的能量转换特性,基于1台比转数为90的单级悬臂式离心泵,在透平工况下对其进行数值模拟,并结合试验验证了数值模拟的准确性.结果表明:叶轮是透平内水力损失的主要部件,叶轮内水力损失占比随流量的增大呈现出先减小后增大的变化趋势.设计工况(Q=80m³/h)下,蜗壳、叶轮、腔体的水力损失占比分别为33.0%,35.1%,22.3%.通过对内流场中的流线分布和叶片进口速度三角形进行分析,揭示了不同工况下透平内流特性与水力损失之间的关系.设计工况下叶轮内流动均匀,无明显旋涡存在,在小流量工况下叶轮进口端面存在回流现象,旋涡出现在大流量工况叶片的吸力面.最后,采用拟涡能系数从能量的角度分析了不同工况内部流动的损失情况,进一步揭示了透平的能量转换机理.研究结果可为离心泵作透平的高效设计及实际现场运行调控提供参考.