试验研究

• 气压液式自愈调控系统性能分析与试验研究

  潘鑫;葛德宏;李薇;杨柳青;曾浩;

  针对质量不平衡引起机组振动超标，严重影响设备的安全稳定运行的问题，设计了一种气压液式自愈调控系统，能够实时在线抑制转子的不平衡振动，执行器的设计核心在于利用压缩气体驱动平衡液实现质量转移，所以气体驱动力的计算尤为重要。通过综合考虑离心力条件、液体流速条件、连通管中心点条件，计算储液腔内不同液体量对应的理论最小气体驱动力，通过与两种气体驱动力工况下的液体转移试验数据进行综合分析得到执行器的实际最小驱动力，并通过试验验证了自愈调控系统的有效性。自愈调控系统实现将待平衡转子的不平衡振动从13μm降至2.1μm，振幅降低比例达到80%以上。

  2024年01期 v.52;No.619 1-6+22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1570K]
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• 空调室外机机壳模态仿真与试验研究

  刘武祥;夏增强;吴俊鸿;吴庆状;刘文钢;谢军龙;潘曦;

  针对某款空调室外机机壳振动噪声大的问题，采用模态分析的研究方法对空调室外机机壳进行结构优化设计。对空调室外机机壳整体进行了不同方案的模态分析，获得整机机壳的前十阶固有频率与振型，将其与锤击法试验所测整机机壳模态结果进行了对比，结果表明：采用顶板无螺栓侧不添加约束条件的模拟方法获得的整机机壳模态更符合试验测试结果，两者误差在3%以内。在此基础上，分别对机壳各结构件进行了模态分析，获得了每一结构件的前3阶固有频率与振型，并对底板、支架关键部件提出了优化方案。通过对室外机机壳减小底板的筋的面积以及增加筋的数量优化钣金件结构，可调整整体结构的固有频率，避开压缩机工作频率以及共振现象产生，有效地改善了振动噪声大的问题。

  2024年01期 v.52;No.619 7-13+68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1537K]
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• 基于高压密封的平衡单座调节阀设计与试验研究

  余瑞明;赵帅琦;蒲洪;陈东旭;

  针对目前高压密封工况，单一调节阀无法满足多种流量要求的现状，设计了一种高压工况用平衡单座调节阀。该阀阀芯设有平衡孔，设置密封圈与阀芯配合，密封圈嵌在平衡阀笼与降噪阀笼之间的安装槽内，阀芯的外锥面下方设有流量调节曲面，对其进行高压密封试验和阀芯运动性能试验。结果表明，在高压工况下，可降低驱动执行器配置，密封圈与阀芯配合密封优良；流量调节曲面配合阀芯调节流量，满足不同工况要求。高压密封试验的试验压力实际值为0.35 MPa，泄漏量设定值为9.46 L/min，实测泄漏量为1.21 L/min；阀芯运动性能试验包括全行程及全开关时间试验、漂移与抖动试验、始动偏差值试验、基本误差与回差试验和死区试验，试验结果均满足要求；平衡单座调节阀密封优良，开闭时间远小于设定时间、实际偏差小于设定额定偏差（2.50%），已无漂移和抖动，实际信号值和行程值均小于设定值，正反向误差均小于设定基本误差，回差均小于设定回差，死区均小于设定死区值。研究结果对高压工况用调节阀的设计具有参考价值。

  2024年01期 v.52;No.619 14-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1605K]
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• DN100型物联网流量型平衡阀性能试验研究

  黄永琪;王福乔;白烨;姚国鹏;王保民;彭烁;

  针对温度型平衡阀调控中的滞后性等问题，提出采用一种物联网流量型平衡阀，通过模拟3种阀芯形状（W型，V型，O型）的DN100物联网流量型平衡阀在不同开度时进出口压力的变化，计算出流量特性曲线，并利用试验台对W型阀门进行流量性能试验，研究阀门开度、阀门进出口压力与流量之间的函数关系，并对数值模拟结果进行论证。结果表明，压力场轴向分布特性和流量适配性相较于V型阀和O型阀，W型阀芯具有更好的调节能力，在对应的流量下，W型阀门开度在45%～63%之间，调节范围大，符合等百分比阀门特性，可实现小流量时精细调节、大流量时快速调节。研究结果可为物联网流量型平衡阀的设计和应用提供参考。

  2024年01期 v.52;No.619 23-29+40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1784K]
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技术进展

• 压水堆主泵及液态金属泵转子动力学研究进展

  吴大转;曹廷发;翟立宏;贠莹莹;黄滨;

  核主泵是核电站的关键设备之一，也是反应堆冷却系统的唯一旋转机械设备，其稳定运转对整个反应堆的正常工作至关重要，因此，针对核反应堆主泵开展转子动力学研究，探究主泵转子部件的模态振型、固有频率和支撑系统的刚度阻尼、液膜厚度十分必要。以国内外有关压水堆主泵及液态金属泵的转子动力学研究为重点，围绕压水堆主泵、钠冷快堆主泵、熔盐堆主泵、铅冷快堆主泵4种核主泵类型，从核主泵及其转子部件的结构特点出发，对现阶段主泵导轴承润滑性能和主泵转子结构固有频率、模态分析、临界转速等转子动力学特性的研究进展进行综述和展望，以期对有关核主泵转子动力学特性的计算分析起到一定的借鉴和指导作用。

  2024年01期 v.52;No.619 30-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1376K]
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设计计算

• 阀后管道突扩对控制阀门流阻特性的影响

  王蛟;胡亚安;陈亮;王召兵;

  为准确地描述非均匀流条件下控制阀门阀后采用突扩管道后的流阻特性，针对典型控制阀门（活塞式调流阀与固定式锥形阀），采用物理模型试验与理论分析方法，基于阀后突扩管道内的流场结构及试验段压力特性，研究阀后管道突扩对典型控流调压阀门流阻特性的影响规律。结果表明，不同阀型采用相同突扩体时的流阻特性变化程度不同，阀型的影响主要体现在改变了突扩体的入流、出流条件。在规范公式的基础上，考虑阀门出流流场结构（突扩体入流条件）与水流缩脉（突扩体出流条件）的影响，分析得到管道突扩比与阀门流量系数的定量关系，规范计算值与试验值的最大差异约为8%，优化公式计算值与试验值最大差异约为1%，说明改进后的突扩体流阻系数公式的计算精度较规范公式有所提高。研究结果可为高压差、大流量调流调压系统管路设计提供参考。

  2024年01期 v.52;No.619 41-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1682K]
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• 余热回收喷淋塔喷淋优化研究

  时国华;潘春江;赵玺灵;张世钢;付林;李增群;

  针对喷淋塔内烟气偏流影响烟气与下落液滴群热质交换的问题，构建并通过试验验证了喷淋塔内气液流动及余热回收理论模型，基于液滴自调整效应，运用CFD技术模拟研究4种喷淋层布置方式下余热回收喷淋塔的性能，获得了最佳喷淋方案及其喷淋参数。结果表明：与常规单层均匀喷淋方式相比，增设半层喷淋能够有效提升塔内烟气流动均匀性，塔内烟气均匀度由1降至0.3左右，喷淋塔全热交换效率最多可提升20%；半层喷淋最佳布置位置在烟气入口中心线上3 m处；综合考虑余热回收效果和运行成本，最佳喷淋液滴直径为0.6～0.8 mm，最佳水气比为5 kg/kg。构建的喷淋塔内烟气余热回收模型与提出的喷淋优化方法可为其特性分析、工艺优化、参数设计及运行提供理论指导。

  2024年01期 v.52;No.619 48-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1497K]
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• 流体机械转子系统非线性振动机理研究

  张振杰;赵金月;常学森;刘爱玲;姚权桐;高攀龙;

  为解决现有转子的线性振动模型难以精确描述转子非线性振动的问题，建立了基于Muszynska非线性密封力模型的转子-密封-轴承系统的非线性运动模型。运用四阶龙格-库塔法求解了转子系统的非线性运动方程，分别分析了在3 000,8 500,12 000,15 000 r/min转速下转子的轴心轨迹图；还求解了转速、转子结构和轴承尺寸等参数下的振动分岔图。基于建立的非线性振动模型，搭建了转子-密封-轴承系统试验台，探究了压强对转子轴心轨迹振动的影响，最终从模拟和试验2个方面探究了转子的振动规律，为进一步的优化提供基础。结果表明，在转子转速由3 000 r/min增大到12 000 r/min的过程中，轴心轨迹图由无量纲半径为0.4的圆形逐渐变为成倍周期图型；当转速超过15 000 r/min时，转子的振动变得没有规律，变成混沌图；从转子不同影响参数下的分岔图发现，转子系统的振幅与转速和密封长度成正比，与密封间隙和轴承润滑长度成反比；在设计转子结构时可以通过增加密封间隙或延长轴承润滑长度的方式降低振幅。在转子系统中，影响最大的因素是转子转速，其次是转子结构。

  2024年01期 v.52;No.619 56-61+75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1602K]
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• 基于射流机理的泥浆罐清洗工艺参数研究

  韦志超;李欣;曲玉栋;庞雷;巴胜富;童岭;王永强;鲁飞;

  针对传统钻井泥浆罐清洗采用人工进罐作业，存在安全隐患及效率低等问题，结合泥浆罐结构和罐内油泥沉积特点，从泥浆罐清洗工艺出发，分析“以油洗油”射流方式对罐内油泥冲击、破碎和溶解的清洗机理，开展射流轨迹模型、喷枪清洗模式、射流打击力等研究。结果表明，当射流压力为0.7 MPa、流量为500 L/min、喷嘴出口直径为18 mm时，以白油为射流清洗介质，当靶距为8 m时，射流打击力为213 N，所研制的三维旋转喷枪完全满足典型钻井泥浆罐清洗作业要求。同时，三维旋转喷枪设置有罐底和罐壁2种分区清洗模式，通过清洗模式的切换，实现泥浆罐全方位清洗。研究结果可为泥浆站钻井泥浆罐安全、高效、自动化清洗提供参考。

  2024年01期 v.52;No.619 62-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1470K]
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• 不同侧隙卸荷槽时齿轮泵理论流量的创新计算

  刘萍;李玉龙;宋安然;

  为克服齿轮泵理论流量、排量及脉动系数计算方法的局限性与复杂性，从一个完整啮合齿面所产生的理论齿面流量入手，提出双卸荷槽间距内的理论齿面流量即为泵理论输出流量的新方法。以1.0和0.5代表侧隙的有和无，双卸荷槽对称线相对于齿轮副中心线的无量纲不对称宽度为变量，构建出理论输出流量特性的相关简洁式。结果表明：同等侧隙类型下无卸荷槽与单侧卸荷槽下的理论排量相同，有侧隙、单侧卸荷槽下的类型系数经典式确实有误；无侧隙、对称卸荷槽类型下的理论排量更大，流量脉动更小，但困油现象更严重；尤其单侧卸荷槽下的流量脉动很大和困油现象很严重，不建议采用等。本文提出的新方法原理更清晰，公式更简洁，结果更可靠，通用性更强。

  2024年01期 v.52;No.619 69-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1532K]
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应用技术

• 基于UKF-WNN混合模型的海管段塞流预测与控制方法研究

  周波;廉晓龙;李斌;孙楠;黄磊;王昆;

  针对油气生产系统在深海情况下难以准确实时控制段塞流的问题，建立了基于UKF-WNN混合模型的海管段塞流预测与控制方法，并在不同阀门开度下，对不同的段塞流控制方案进行了比较研究。结果表明：UKF-WNN混合模型能够较好地拟合顶部压力、流量与阀门开度同底部压力的关系，与现场试验对比，其均方误差较UKF和WNN分别降低了44%、47%，在系统输入存在干扰的情况下能够为控制器提供较为精确的估计值，使得系统达到稳定。WNN的加入有效改善了控制系统的稳定性，体现了人工智能方法在段塞流控制领域获得应用的可能性。本文提出的方法对改善海管段塞流的预测和控制精度，保障海管安全具有一定的理论和实践意义。

  2024年01期 v.52;No.619 76-82+89页 [查看摘要][在线阅读][下载 2179K]
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• 基于水波算法的供水泵站多目标优化运行研究

  晏毅;赖喜德;陈小明;刘雪垠;宋冬梅;

  为解决供水泵站水泵偏工况运行、机组频繁启停等问题，以并联泵组为研究对象，建立调度周期内运行费用、机组启停总次数与调度人员启停任务次数的多目标函数，及水泵调速比、流量偏离度、供水需求为约束条件的泵站运行优化数学模型。运用多目标水波算法，生成Pareto解集，并基于CRITIC法进行多属性决策研究，求解泵站多目标优化与决策问题。工程算例表明，该方法能很好地解决供水泵站并联机组的多目标综合优化问题，并通过决策方法为调度人员提供综合性能较好的调度方案，相比于以最小运行费用的单目标仅高出0.6%，但减少了16次机组启停次数、4次启停任务次数。研究结果在兼顾运行成本的同时有效提升泵站运行安全性及稳定性，并可延长水泵运行寿命，为泵站优化问题提供参考方案。

  2024年01期 v.52;No.619 83-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1865K]
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• 通信户外机柜用温控设备节能措施及运行效果分析

  崔四齐;张毅;白静;杨涵斐;许闯;关斯泽;范惠芳;

  针对目前通信户外机柜存在设备频繁高温报警、空调能耗过高等突出问题，提出以热管为主、空调为辅的温控系统方案，并开发样机，应用于郑州市逸泉小区三联柜移动通信基站。经全年实地测试表明，该温控设备调控机柜温度范围在10～38℃之间，完全符合国家移动通信基站机柜温控要求，机柜内通信设备全年无高温报警，与原门载式空调相比，该温控设备在春夏秋冬各季节能率分别为68.2%,47.0%,64.7%,75.5%，全年节能率高达60.0%，节能效果十分显著。该研究成果对通信户外机柜温控节能具有一定的实用价值。

  2024年01期 v.52;No.619 90-95+104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1482K]
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• 基于压缩空气流量预测的火电机组空压机节能研究

  王冠华;孙宇贞;彭道刚;汪皓然;

  针对火电机组内空压机布局分散和加卸载频繁造成电能浪费严重的问题，提出一种基于压缩空气流量预测结果进行空压机联网运行组合优化的方法。为提高预测模型的预测精度，提出鹈鹕优化算法（POA）与长短期记忆神经网络相结合的预测模型（POA-LSTM），通过相关性分析，选取空压机运行电流、储气罐压力、空压机排气压力和排气温度作为压缩空气流量的影响因素。结果表明，该模型预测误差率小于4%，能较准确地预测压缩空气流量的变化趋势；根据用气量预测结果进行杂用压缩空气联网改造测试，优化空压机的组合运行方式，可以少开杂用空压机1台，能耗降低13.01%；全厂空压机均采用基于压缩空气流量预测的联网供气方式可实现全年节约电能超过440万kW·h，节省电费268万余元，减少2 559 t二氧化碳排放。

  2024年01期 v.52;No.619 96-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1926K]
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