国家电网“飞轮储能关键技术研究及实验验证”通过验收

<正>6月11日,国家电网公司科技部在京组织召开了"飞轮储能关键技术研究及实验验证"科技项目验收会。经验收专家组审核一致认为,项目全面完成了合同规定的研究内容,达到了预期目标,同意通过验收。项目研究工作历时3年多,由中国电科院与华中科技大学共同完成,是公司首次开展飞轮储能相关技术研究。项目主要开展飞轮储能在电力系统中的应用以及飞轮储能实验样机的研制,研究方面涵盖了电力     

发动机飞轮加工工艺设计

从实际生产出发,着重研究发动机飞轮的技术要求,合理安排加工工序,完成加工工艺的设计。     

基于遗传算法的飞轮储能系统用径向永磁轴承的优化设计

对飞轮储能系统用径向永磁轴承设计中径向永磁轴承承载力和结构参数优化的问题进行了研究。在永磁体空间磁场分布解析式的基础上,结合根据分子电流学说建立的环形电流模型,推导出径向永磁轴承的径向力解析表达式;定义径向力密度衡量轴承性能优劣;根据优化理论建立以径向力密度为目标函数的优化模型;最后考虑到单因素变量法的缺陷,采用遗传算法理论和方法,利用MATLAB编程求解轴承结构参数的最优结果。对结果分析可知,轴承最佳的结构参数并不是单因素变量法分析的轴承横截面为正方形。总结了永磁轴承设计的一般步骤和方法,对飞轮储能系统径向永磁轴承的设计有实际的指导意义。     

谈发动机曲轴飞轮组的安装

在发动机修理中经常要遇到曲轴飞轮组的安装,从曲轴飞轮的结构特点出发,提醒修理人员在装配曲轴飞轮时要注意的事项及问题。     

飞轮储能系统仿真研究

针对飞轮储能系统的工况与结构,为了提高飞轮储能系统的稳定性,论文深入研究了永磁同步电机参数在线辨识,应用MRAS方法推导了电机转速和定子电阻、电感、磁链在线辨识的自适应律,将参数辨识值应用到MRAS转速估算中以保证系统在参数变化时的稳定性,并采用Matlab/Simulink进行了仿真验证。仿真结果表明该方法在保证系统的稳态和动态性能的情况下,能准确地估计出电机的转速、位置,达到控制永磁同步电机的目的。     

多站融合模式下储能电站的数据采集方案设计

储能电站设备数据采集作为多站融合的关键环节,当前储能电站数据采集存在采集标准不统一,以及储能电站布局分散导致只能属地化管理等问题,很大程度上影响数据采集效率,无法为多站融合提供有效地管理支撑。文章提出一种精准高效的储能电站数据采集方案,从采集数据统一管理的全局出发,构建完善的数据采集体系,提升综合管理水平,实现储能数据采集高效化和管理精益化,为多站融合的建设和管理提供有力支撑。     

土豆切片机结构设计

土豆食用时需要切片和切丝,市场上切片机大多数都适用于大工厂和大作坊,对于小作坊或普通家庭的使用并不合适。本文围绕土豆切片机的结构设计,基于土豆切片原理分析,提出一种体转盘式土豆切片机结构设计的整体方案,选定方案后基于实用的原则,满足工程需求出发,进行结构设计、尺寸设计,整体装配设计,为家庭土豆切片机设计提供参考价值。     

车辆制动器试验台惯性飞轮的优化组合设计

在车辆制动器试验台惯性飞轮组的设计过程中,若不考虑装拆和调整,可以很容易地进行组合设计,满足试验标准要求,但那样的设计在实际中是无法应用的。本文介绍了一种既满足试验标准要求,又容易装拆和调整的车辆制动器试验台惯性飞轮的优化设计方法。     

双质量飞轮设计与减振特性研究

为了研究弧形弹簧式双质量飞轮的设计方法及减振效果,总结了各主要设计参数的设计原则和方法。以某重型车辆为目标车型,根据其传动系统详细参数,设计出适合目标车型的双质量飞轮。利用ADAMS建立目标车型传动系统当量模型,通过仿真研究双质量飞轮减振效果。最后,通过实验进一步检验双质量飞轮减振效果。结果表明,双质量飞轮可有效降低车辆传动系统的扭转振动。     

基于支持向量机的卫星姿控系统的故障诊断研究

【目的】解决卫星姿态控制系统中反作用飞轮执行机构中的故障定位问题。【方法】本研究提出了一种基于支持向量机的卫星反作用飞轮故障诊断方法。首先,利用半物理仿真平台模拟出卫星真实在轨运行数据,数据分为反作用飞轮卡死故障、空转故障、力矩衰减累积故障、正常数据四类,每类数据提取约70 h（周期为0.25 s）;其次,对卫星反飞轮注入故障,选取反作用飞轮的转速数据进行时域分析,选取其时域特征作为故障特征,并将正常数据集与反作用飞轮衰减数据集在时域中划分成13种特征,得到每类50份数据;最后,利用支持向量机算法完成对卫星反作用飞轮中出现的卡死、空转、衰减故障的识别。【结果】正常数据、反作用飞轮卡死故障与空转故障的分类结果,正常数据与反作用飞轮衰减故障的分类结果,识别准确率均为100%。【结论】本研究可以为卫星的故障定位问题提供一种更好的解决方案。     

大功率高压离心泵的优化设计

针对大功率高压离心泵高扬程、大流量、高转速以及高运行可靠性的要求,从水力模型设计、转子动力学设计、高压承压元件安全设计3个方面对大功率高压离心泵进行研究.在水力设计上,应用CFD技术对泵的过流部件进行优化并考虑泵内间隙流动对整个转子系统的动力学影响,完成泵的水力模型设计;在转子动力学设计上,通过对机组轴系扭振特性和临界转速分析并考虑泵的实际工况引入＂湿＂临界转速以保证转子的刚性化设计和机组的运行可靠性;在高压壳体设计中,引入压力容器的设计理论,采用基于应力分类的大型高压离心泵承压件的优化设计并进行三维数值模拟完成高压壳体的安全设计.在3 800 kW高压泵上运用以上技术,结果表明,所设计的泵符合要求,该技术对国内研发大功率高压泵具有参考意义.     

可调行距高速插秧机移箱机构优化设计

移箱机构是可调行距高速水稻插秧机的重要部件,其工作可靠性直接关系到栽植臂的取秧量,对整个插秧机工作性能有着重要影响。为此,通过对现有移箱机构的研究与分析,设计一种可调行距高速水稻插秧移箱机构。运用三维软件对转子和螺旋轴等核心零部件进行实体建模,通过动力学分析软件对其进行虚拟仿真,得出转子与不同过渡曲线的螺旋轴在运动过程中的接触力曲线图,并运用有限元分析软件对正弦过渡曲线的螺旋轴进行强度校核。最后运用多学科优化方法对移箱机构转子进行优化。结果表明:优化后的转子最大应力降低2 1.8%,移箱机构满足可调行距高速水稻插秧机工作性能要求。     

基于数字化技术的单人飞行器结构设计及优化研究

针对当前汽车保有量飞速增长导致城市交通拥堵、严重制约人们出行和城市发展这一现状,为实现有效载荷的运送,文章基于空气动力学原理,采用旋翼纵列布局,以汽油发动机为动力,经变速、转向、变距等系统,驱动旋翼转动,创新设计一种单人飞行器。通过分析其工作原理,运用数字化技术进行飞行器的机构设计,应用有限元法完成机体结构优化设计,为等比例物理样机的制造提供理论依据。     

行星飞轮式滚珠丝杠惯容器设计与特性分析

为提高滚珠丝杠型惯容器的惯容系数与飞轮质量之比(惯-质比),提出了行星飞轮式滚珠丝杠惯容器设计方案。建立了惯容器力学模型,研究了惯容器各结构参数对飞轮惯-质比的影响规律,通过增加行星轮数量或厚度、减小销轴半径等提高行星轮自转惯量占飞轮总惯量比重的方法,有效提高了惯-质比;根据行星轮数量、厚度和销轴半径,计算得到最优的行星轮与外齿圈齿数比,令惯-质比达到最大。对比了行星飞轮和传统单飞轮惯容器的力学特性,表明在同等飞轮径向尺寸下,行星飞轮可获得更大惯-质比。最后通过试验,验证了理论分析的正确性。     

柴油机飞轮法兰过盈装配的设计及校核

介绍了后置齿轮系曲描后端飞轮的两种安装设计方案,并针对通过飞轮法兰与曲轴过盈配合,依靠摩擦传动传递飞轮端扭矩的设计方案,对飞轮法兰与曲轴之间过盈配合表面产生的摩擦扭矩进行了分析计算,并按屈瑞斯卡应力屈服条件对过盈配合表面进行了塑性变形判断,既保证在所传递扭矩的作用下不发生相对滑动,又保证在合理的装配工艺奈件下,配合表面不产生塑性变形,并通过试验验证了计算结果的正确性。该计算过程可以推广应用于类似的圆柱面过盈连接传递扭矩的校核计算。     

Analysis of static structural mechanics of vertical axis wind turbine with lift-drag combined starting structures

In this paper the finite element analysis was carried out for a composite vertical axis wind turbine with lift-drag combined starting structures to ensure the structure safety of a vertical axis wind turbine(VAWT). The static and modal analysis of rotor of a composite vertical axis wind turbine was conducted by using ANSYS software. The relevant contour sketch of stress and deformation was obtained. The analysis was made for static structural mechanics, modal analysis of rotor and the total deformation and vibration profile to evaluate the influence on the working capability of the rotor. The analysis results showed that the various structure parameters lie in the safety range of structural mechanics as given in the relative standards. The analysis showed the design safe to operate the rotor of a vertical axis wind turbine. The methods used in this study can be used as a good reference for the structural mechanics′ analysis of VAWTs.     

采用近似模型和NSGA-Ⅱ遗传算法的旋流泵性能优化研究

旋流泵无叶腔宽度、叶片数和叶片宽度是影响旋流泵性能中最重要的几何参数。【目的】建立旋流泵性能优化方法,为今后的工程提供参考。【方法】采用中心复合的方法对无叶腔宽度L、叶片数Z和叶片出口宽度b2进行了试验设计,使用CFD数值计算获得了样本的性能特性,而后采用Kriging模型建立了几何参数与旋流泵效率和叶片表面剪切应力的关系,最后利用非支配排序遗传算法对几何参数进行多目标寻优并进行了性能预测和对比分析。【结果】研究确定旋流泵最优几何参数L为25 mm、Z为8枚、b2为26.45 mm;优化后旋流泵无叶腔的宽度降低了16.67%,叶轮的叶片数增加了1枚,叶片的出口宽度增加了25.95%。优化后旋流泵的效率显著提高,同时叶片的表面剪切应力降低;在设计工况点,旋流泵的效率提高了1.06%,叶片平均剪切应力从优化前的274.37 Pa减少至204.57 Pa,降低了25.44%;优化后消除了在叶片的前缘处较大的剪切应力;叶片的表面的剪切应力在靠近叶片的出口处得到显著抑制。【结论】通过数值模拟验证了中心复合的方法是可行,提高了旋流泵性能。     

基于Ansys的矿用潜水电泵转子系统的优化设计

应用三维造型软件Pro／E对矿用潜水电泵过流部件内部水体和部件进行实体造型,导入ICEM软件对水体部分进行非结构化网格划分．基于雷诺时均Navier—Stokes方程、标准k—ε湍流模型和SIMPLEC算法,采用计算流体动力学软件CFX对矿用多级潜水泵不同工况下的外特性进行数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比,验证模拟结果的可靠性．将流场模拟结果导入AnsysWorkbench,对两支点支撑方式的转子系统进行基于流固耦舍的模态分析,计算得到了原有转子系统的一阶临界转速低于运行转速．根据对转子振型特点的分析,对转子系统进行三支点优化设计,并再次进行模拟计算．结果表明：原有两轴承支撑转子系统临界转速过低,是轴承7217AC／DB提前损坏、密封环磨损严重的主要原因;三支点转子临界转速远大于泵的实际运行转速,可大幅度提高轴承可靠性,减缓密封环的磨损．     

齿带式油菜捡拾器性能优化与整机参数试验

针对油菜分段收获中捡拾作业损失率高及皮带跑偏问题,设计了无间隙防跑偏捡拾器,减少了作业中捡拾带跑偏,有效降低了捡拾损失,提高了作业效率和可靠性。以风机转速、振幅、齿带线速度及机器前进速度为因素,以含杂率和损失率为试验指标,进行了Box-Benhnken中心组合响应面分析,确定了各因素对试验指标影响程度及交互作用。通过统计软件自动寻优,求得最佳工作参数组合为风机转速1 758r/min、振幅16mm、齿带线速度0.8m/s,机器前进速度0.82m/s。对该理论最优参数组合进行了试验验证,并通过综合加权评分法对比,证明了该优化方案的可行性。进行了优化前后对比试验,结果表明:捡拾收获机在进行了捡拾器结构改进和工作参数优化后,含杂率和损失率分别比原机试验结果降低了55.8%和60.4%,改进优化方案使得作业效果显著提升,可为后续捡拾收获机改进提供依据。     

流固耦合作用下斜流泵转子动力学特性研究

为了研究斜流泵转子系统的动力学特性,以某型号的斜流泵作为研究对象,采用计算流体力学软件CFX 2021R1和有限元分析软件ANSYS Workbench 2021R1平台,对斜流泵转子系统的干湿模态固有频率和振型、临界转速以及基于流固耦合的瞬态动力学进行了求解,研究了叶轮叶片不同位置的变形与应力分布,对比分析了不同流量工况对叶轮叶片变形与应力分布的影响。结果表明：湿模态下转子固有频率会下降,同时随着阶数的增加,固有频率下降程度逐渐明显,第3阶模态时下降程度最小,下降率Δf为9.82%,第6阶模态时下降程度最大,下降率Δf为44.31%。计算所得第2阶模态的临界转速为7.369r/min,远大于转子工作转速,说明转子系统在工作转速下运行时不会发生共振,符合转子动力学的设计要求,能够稳定运转。叶轮叶片背面与工作面总变形量的变化趋势和变形量基本一致,叶片工作面出口叶顶位置变形量最大,幅值达到2.6755mm,各个位置处工作面变形量都大于背面,最大变形量差值为0.0358mm,叶顶处变形量都大于叶根处,最大差值为1.0177mm;叶片工作面进口叶顶处与背面处应力变化趋势和应力幅值大致相似,叶片工作面进口叶顶处与出口叶根处应力幅值都大于相应背面处,而在叶片背面出口叶根处应力幅值大于工作面处。叶片出口处测点应力幅值明显大于进口处测点,叶片背面出口叶根处等效应力最大,最大幅值约6MPa。不同流量工况下叶片变形量的变化趋势相似,随着流量增大,叶轮叶片各位置处变形量逐渐减小。0.6Q时叶片变形量随时间变化波动最大,最大变形量为3.0672mm,出现在叶片出口叶顶位置;在叶片叶顶处,随流量增大,应力波动逐渐减小,叶片叶根处,Q时应力幅值波动最大,进口与出口应力波动最小处分别出现在0.6Q与0.8Q流量工况,各位置最大等效应力为12.456MPa,叶根处每一个应力波动结束后,0.6Q与0.8Q应力曲线会额外多一次小波动,因此应避免泵在小流量工况下运行,并且应加强叶轮叶根处叶片厚度。研究结果可以为斜流泵转子系统运行稳定性分析以及叶轮叶片的结构优化设计提供参考。