基于回转窑图像的熟料填充率测量

现场采集的实际回转窑窑头图像中熟料填充率直接反映了回转窑内料层的厚薄和传输情况,测量熟料填充率的大小和变化可用于判定窑内工况如给料量大小、烧结带温度异常波动.为了快速有效分割出熟料区,采用自适应窗口叠加空间信息生成线性权重和图像,消除了原图像的噪声同时有效地保留了边缘信息,将传统的FCM算法基于像素个数的聚类转化为基于灰度级聚类,降低计算的复杂度,利用灰度连通性采用区域生长的方法恢复熟料区,并实现熟料填充率的实时测量.最后通过对工况实例的分析来证明此方法的实用性.     

基于国产YBCO带材的高温超导发电机的研制

随着可再生能源工业的发展对发电机技术提出更高容量和更大功率密度的需求,高温超导发电机在海上风力发电机领域有着广阔的应用前景。中国科学院电工研究所与上海电气集团上海电机厂有限公司合作研究高温超导发电机技术并研制基于国产YBCO带材的500 kW高温超导发电机原理样机。500 kW高温超导发电机为首台基于国产YBCO超导带材的高温超导发电机。目前,超导发电机已经完成研制工作并进行满负荷运行测试,电机运行良好,各项指标依据国标测试达到预期值。该文着重介绍500 kW高温超导发电机系统的研制工作,其中包括国产YBCO带材和9%Ni低温导磁钢的电磁特性研究,超导励磁绕组的优化设计和研制,同时介绍500 kW高温超导发电机的系统级测试工作,包括空载特性、负载特性、满载效率,并给出相应实验测试结果。     

感应加热用传导冷却YBCO高温超导磁体的热稳定性实验研究

与传统的高频交流感应加热技术相比,高温超导直流感应加热技术能够大幅度提升低电阻率、非铁磁性金属材料的透热处理加工效率。在高温超导感应加热系统中,超导磁体的热稳定性是保证系统安全稳定运行的关键。本文对传导冷却YBCO高温超导磁体进行通流实验,通过布置在磁体不同位置的多个温度传感器来监测各部分的温度情况,以温度能否在安全范围内趋于平稳作为判定条件研究超导磁体的热稳定性。同时,本文还研究了磁体载流的幅值与上升速率对磁体温升的影响。结果表明,高温超导磁体在传导冷却条件下,其长期安全稳定运行电流值的安全裕度因子选择通常比浸泡冷却式磁体略低,对于运行的实验磁体,安全裕度因子可取为0.65;传导冷却磁体远端导热性能差,可通过增加导冷点以及改善传热的方式来弥补冷却不均的缺陷;在磁体能够稳定运行的一定范围内,电流不同的上升速率对最终温升无明显影响。本文的研究成果将为今后大型传导冷却超导磁体的热稳定性分析与安全运行提供有价值的参考。     

铁磁材料低温磁性能测量研究

采用模拟冲击法研究了铁磁材料在300和77 K环境下的磁性能。以电工领域常用的铁磁材料DT4、1J22、2Cr13和非晶FeSiB为研究对象。结果表明,在液氮环境下,DT4、1J22、2Cr13和非晶FeSiB的饱和磁感应强度均略有增加,其中非晶FeSiB的饱和磁感应强度增幅最大为5.3%; DT4、非晶FeSiB和2Cr13的矫顽力增幅较大,DT4的矫顽力增幅为106%,而1J22的矫顽力减小了1.7%;频率为50 Hz时,在液氮环境下DT4的损耗相比室温急剧增加,增幅达263.2%,非晶FeSiB和2Cr13的损耗相比室温略有增加,而1J22的损耗相比室温变化不大。最后,以超导线圈激磁的强磁场磁控溅射阴极的磁场计算为例,在铁芯结构相同的情况下,采用1J22作铁芯的磁控阴极靶面磁场水平分量的最大值为0.2344T,相比2Cr13作铁芯磁场水平分量最大值增加了14.8%。有关铁磁材料的低温磁性能研究可以为超导电磁装置的铁芯磁路设计提供依据。     

超导直流能源管道的研究进展

将超导输电技术与液化天然气(LNG)管道输送技术相结合,形成能同时输送LNG与电力的能源管道,不仅可以节约能源通道,还可以利用LNG冷却超导电缆,提高能源输送效率和经济性,是一种极具前景的能源输送方式.在国家"智能电网与装备"重点研发计划的支持下,开展了超导直流能源管道的基础研究.该文主要介绍超导直流能源管道的基础研究项目近一年多的进展情况,主要包括:LNG混合工质的低温液固转变机理及传热流动特性,电力/LNG一体化输送动态稳定性判据,为安全性与故障演化分析而搭建的实验平台及初步实验结果,以及10m/10kV超导直流能源管道原理样机的研制与实验情况.     

应用于谐振型限流器的双分裂铁心电抗器研究

为了降低串联谐振型限流器中流过晶闸管短路电流的幅值和上升率,提高电容器旁路电路的可靠性,提出一种双柱双分裂铁心电抗器,将晶闸管串接在双分裂电抗器的一个支路,然后再与补偿电容器并联。系统正常运行时,双分裂电抗器表现为大电感,流过的电流很小;在电网线路发生短路故障时,晶闸管导通,双分裂电抗器表现为小电感,快速转移流过补偿电容器的短路电流,谐振状态破坏从而实现限流功能。设计并制作了一台应用于400 V串联谐振型限流器的双柱双分裂铁心电抗器样机,基于三维棱边有限元法对电抗器磁场分布和电感参数进行了计算。电抗器以单支路小电流模式运行时,电感为192 m H;以双支路大电流运行模式时,电感为151μH。通过短路电流冲击测试发现,双分裂电抗器可实现电流快速转移且两支路电流均匀分配,电感测试值与仿真值吻合较好。为了降低晶闸管的冲击电流,提出一种在保持单支路运行电感恒定的前提下调整双支路运行电感的方法,仿真结果证明了该方法的有效性。     

限流器用第二代超导带材大电流冲击过程的物理模型研究

为研究用于电阻型超导限流器的第二代(2G)超导带材的故障限流特性,本文对在该过程中带材的瞬态物理变化进行分析,结合2G超导带材的物理结构及成分配比,针对短时交流大电流冲击下超导体瞬间从超导态转变为有阻态过程,建立超导带材的物理模型。利用Matlab对该过程进行数字建模仿真,获得故障限流过程中超导带材的电流、电阻等系列参量的直观变化规律,并对上述物理模型进行校验,实验验证仿真结果的有效性。     

500kW高温超导发电机负载三相断路故障运行分析

随着高温超导材料制备技术及低温制冷技术的不断发展,高温超导技术在电机方面展现出良好的应用前景。高温超导发电机由于其体积小、重量轻、效率高的优点,未来有望应用于高功率密度场合。目前对于超导电机故障运行的研究极少,本文对高温超导发电机进行了负载三相断路故障模拟仿真及现场实验,得到故障过程中定子输出电压、转矩等变化的仿真及实验数据,并在此基础上分析了超导线圈的电流变化,及故障对电机机械结构的危害。本文可为超导发电机故障状态的瞬态过程分析提供数据支撑。     

分裂电抗型超导限流器的交直流限流特性

随着交直流电网规模的不断增长,纯电阻型超导限流器已经难以满足其限流需求。为了减少超导带材的用量并提高电阻型超导限流器的经济性,通过引入空芯分裂电抗器,研究了一种分裂电抗型超导限流器（DRSFCL）并对其基本限流原理进行了分析。通过建模和仿真研究,主要分析了DRSFCL在10 k V电压下的交直流限流特性,得到其在交流冲击下可有效地限制短路电流的第一波峰值,限流作用比较明显,且在直流冲击下也有较好的限流作用。最后通过直流冲击平台对部分直流仿真结果进行了试验验证,试验结果与仿真结果基本一致。