发电设备

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研究与分析

500kW超临界CO₂再压缩循环热力性能分析及优化

左成艺, 李旭, 甘露

2023, 37(1): 1-6. https://doi.org/10.19806/j.cnki.fdsb.2023.01.001

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为研究分析超临界二氧化碳(CO₂)再压缩循环发电系统循环的特性和规律,建立了500kW超临界CO₂再压缩循环计算模型,研究了各循环参数对热效率和分流比的影响,并以达到最高热效率为目标对各参数进行优化。计算结果表明:最低压力、最低温度、最高压力、分流比均存在使循环热效率达到最高的最佳值;热效率随着最高温度的升高而升高。对各循环参数进行优化后,工质质量流量减少了0.92kg/s,热效率从39.51%提高到43.85%。

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研究与分析

600MW机组引风机及其进出口烟道流场研究

李延伟, 胡善苗, 马达夫

2023, 37(1): 7-12. https://doi.org/10.19806/j.cnki.fdsb.2023.01.002

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采用数值模拟对某600MW机组引风机本体和全烟道系统进行对比分析。结果表明:进出口烟道在小流量工况下对引风机性能有一定影响,引风机内流场与进出口烟道流场相互影响。锅炉最大连续蒸发量(BMCR)工况下,全烟道系统的引风机内部流场特征有利于改善进口烟道流场的均匀性,但会加剧出口烟道的能量损耗、扰乱出口烟道流场。在对进出口烟道进行优化改造时,应充分考虑引风机内部流场的影响。

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研究与分析

滤网对汽轮机高压调节阀气动性能影响的模拟及试验研究

钟主海, 孙奇, 田朝阳, 杨长柱

2023, 37(1): 13-17. https://doi.org/10.19806/j.cnki.fdsb.2023.01.003

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亚临界机组汽轮机普遍采用带环形滤网的高压调节阀,其气动性能试验测试与数值模拟研究结果表明:滤网的存在显著提高了阀内流场分布的对称性,减小了阀碟在来流方向与垂直来流两个方向上的受力,削弱了阀座下游偏斜流场的回流强度,阀座出口流场的均匀性也显著提高。滤网不仅对来流具有整流作用,而且有效控制了阀腔内的绕流。合理的滤网尺寸设计对阀门流量系数和总压损失系数的影响很小,并且可显著提高流场的稳定性。通过数值计算结果与试验测试结果的对比,表明采用多孔介质模型进行模拟的精度可满足工程应用要求。

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研究与分析

高温高压蒸汽管道疏水罐内壁裂纹产生分析

谢阿萌, 胡智方, 成磊, 徐治国

2023, 37(1): 18-23. https://doi.org/10.19806/j.cnki.fdsb.2023.01.004

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针对某电厂高温高压蒸汽管道中的疏水罐,采用基本流动传热模型进行模拟并结合金相组织观察,分析疏水罐内壁裂纹产生的原因,同时提出相应的改进措施。结果表明:热应力主要受温度场的影响,疏水罐内部的温度梯度不同,导致微小裂纹的产生,裂纹随着运行时间的增长而逐渐扩展,最终造成疏水罐无法正常服役;M₂₃C₆型碳化物和Laves相的聚集粗化,以及基体组织中固溶元素的迁移扩散,造成二次硬化作用减弱和材料硬度的持续下降,这是P92钢疏水罐长期服役后性能劣化的主要原因。

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研究与分析

超超临界机组高温再热器出口管道线状偏离分析

张郑磊, 吴海洋, 黄小波, 张旭升, 孙中元

2023, 37(1): 24-30. https://doi.org/10.19806/j.cnki.fdsb.2023.01.005

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某660MW机组超超临界机组高温再热器出口管道发生线状偏离,部分恒力弹簧支吊架已处于极限位置。分析管道线状偏离的原因,并且结合位移荷载测试,通过模拟对运行状态下管道的应力分布进行研究。结果表明:大量恒力弹簧支吊架荷载偏差度及恒定度显著超标,管道冷态位移与现场实测偏离值相吻合;模拟得到运行状态下的管道一次应力、二次应力普遍增加,并且部分节点的二次应力超过允许值。管道弹簧支吊架荷载性能不达标,造成管道自重与支吊架承载能力不匹配,是管道发生线状偏离的主要原因,建议对不合格支吊架进行更换,同时加强管道支吊系统的日常监督管理。

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材料技术

550℃下T22换热管氧化情况分析

王苗苗, 杨昌顺, 朱兴华, 吴志军, 江羿宸, 汤云飞

2023, 37(1): 31-35. https://doi.org/10.19806/j.cnki.fdsb.2023.01.006

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针对核电机组所使用的T22换热管在550℃下不同氧化时间样品的氧化情况开展分析,分析氧化膜的厚度、形貌和组成。试验结果表明:在最长试验时间为41255h的情况下,T22换热管氧化膜增长近似呈抛物线规律,样品内外壁氧化速率随着试验时间的增长逐渐降低;氧化试验后期,内外壁氧化速率曲线接近并趋于平稳。氧化膜分为内外两层,外层主要是Fe₃O₄,内层主要是Fe₂O₃和(Fe,Cr)₃O₄的混合氧化物。

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材料技术

给水泵汽轮机高压调节电液伺服阀紧固螺栓断裂分析

刘明, 王征军, 吴刚, 解鑫

2023, 37(1): 36-40. https://doi.org/10.19806/j.cnki.fdsb.2023.01.007

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针对某火电厂给水泵汽轮机高压调节电液伺服阀紧固螺栓发生断裂失效的问题,采用化学成分分析、硬度检测、显微组织分析、断口扫描分析及受力仿真计算等方法进行分析。结果表明:螺纹表面尤其是螺牙底部存在机加工缺陷,在安装预紧力过大导致第一根螺栓发生多源疲劳断裂,随后其他螺栓因静载荷过大直接发生瞬时韧性断裂。这可为电液伺服阀紧固螺栓的安装及检验提供借鉴。

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设计与制造

基于热仿真的模块散热结构设计及优化

谢攀, 何翔, 李文杰, 王轩, 王一丁

2023, 37(1): 41-46. https://doi.org/10.19806/j.cnki.fdsb.2023.01.008

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以某一功率放大模块为研究对象,设计了1种常规散热结构和3种优化结构。基于热仿真技术,在相同的风机、初始条件和边界条件下,分别对4种散热结构进行数值仿真。仿真结果表明:优化模块结构可以降低模块内部的热阻和模块底面的热流密度,优化散热器结构可以提高散热器的对流传热系数。2种优化方式都可以降低热源温度,并且2种方式结合后散热效果最优。

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设计与制造

屏蔽主泵泵壳与蒸汽发生器出口管嘴装焊工艺

龙会松

2023, 37(1): 47-50. https://doi.org/10.19806/j.cnki.fdsb.2023.01.009

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针对AP1000系列核电机组屏蔽式反应堆冷却剂泵(简称屏蔽主泵)泵壳与蒸汽发生器出口管嘴的装焊,详细介绍国内自主装焊工艺的主要内容,包括隔离层堆焊、泵壳装配、泵壳焊接、无损检测和变形控制等。结果表明:通过采用所介绍的装焊工艺,可使装焊后设备的相关参数满足设计要求,同时为核电机组类似设备的制造提供参考。

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自动控制

基于LSTM预估补偿的火电机组主蒸汽温度控制系统

张国斌, 郭瑞君, 杜荣华, 辛晓钢, 张谦, 牛玉广

2023, 37(1): 51-58. https://doi.org/10.19806/j.cnki.fdsb.2023.01.010

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提出基于长短期记忆(LSTM)预估补偿的火电机组主蒸汽温度控制系统,从机组运行历史数据库中挖掘给煤量、主蒸汽压力和给水流量等因素与主蒸汽温度之间的非线性关系,构建主蒸汽温度控制系统的LSTM预测模型,进而根据预测值构建基于预估补偿的主蒸汽控制系统。结果证明:LSTM算法相比于反向传播(BP)算法具有较高的预测精度,并且在实际应用中,由预测值构建的预估补偿器可使控制系统提前动作,提升蒸汽温度的控制品质。

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自动控制

热工过程海量数据的高质量样本提取方法及应用

何康, 汪勇, 陈荣泽, 任少君, 司风琪

2023, 37(1): 59-64. https://doi.org/10.19806/j.cnki.fdsb.2023.01.011

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提出了一种面向热工过程海量运行数据的高质量样本提取方法,通过主成分分析(PCA)提取系统隐变量,采用基于稳态权重的合成少数类过采样(SWSMOTE)来补充少数类工况样本。以燃气轮机为工程算例,验证所提算法的有效性。结果表明:提出的高质量样本提取方法可将原始数据数量压缩到10%左右,模型平均均方根误差从0.042下降至0.031,模型训练时间减少90%。

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运行与改造

超临界锅炉人孔门角部水冷壁开裂原因分析及处理建议

黄伟岗, 陈鹏, 邢军, 孙黎君, 王淼, 李恒达, 马浩, 沙远超

2023, 37(1): 65-70. https://doi.org/10.19806/j.cnki.fdsb.2023.01.012

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某660MW超临界机组运行21000h后,锅炉人孔门角部水冷壁上发生开裂和泄漏,影响了机组的安全运行。分析锅炉人孔门角部水冷壁失效的原因,对人孔门及其附近水冷壁进行热应力数值模拟计算,并对人孔门罩壳结构进行优化,减小其附近水冷壁受力,以保障机组的安全运行。

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运行与改造

350MW超临界汽轮机冷态启动中压缸胀差大的分析及处理

吴兴无, 姚志宏, 邱琛, 谭锐, 何新荣

2023, 37(1): 71-74. https://doi.org/10.19806/j.cnki.fdsb.2023.01.013

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某电厂5号和6号350MW超临界机组汽轮机投运以来冷态启动过程中一直存在中压缸胀差偏大的问题,造成机组启动时间过长和脱硝系统不能及时投入运行。分析中压缸胀差偏大的原因后,采用调整轴系K值、增加中压缸夹层加热系统、优化冷态启动过程等措施。结果表明:采取相应的措施后,2台机组汽轮机冷态启动过程顺利并能按启动要求带满负荷。

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