入口段长度变化对于非预混火焰声场响应的影响及其被动控制

非预混燃烧虽然在工业上应用广泛,但对其燃烧不稳定特性研究相对较少。实验研究了入口段长度变化对非预混旋流火焰在声场激励下响应的影响。实验中燃烧室入口进气段长度分别为0.245、0.345和0.445m。对于入口进气段长度为0.245和0.345m的情况,火焰的最大响应值出现在144Hz附近,为燃料管对于声场激励的响应所致;对于入口进气段长度为0.445m的情况,火焰的最大响应出现在134Hz,为燃料管和燃烧室响应的混合模式,此时,火焰的最大响应出现在入口进气段压力波动最大处。接着通过理论和有限元模拟计算了多孔吸声板的吸声特性。比较后发现,利用多孔吸声板控制入口段长度0.445m时的火焰响应效果优良。     

氢体积分数对甲烷-氢贫燃预混钝体火焰燃烧不稳定性影响

通过扬声器创造可调频率和振幅的正弦波声场环境,以甲烷-氢混合气贫燃预混钝体火焰为实验对象,通过火焰传递函数表征整个燃烧系统的燃烧不稳定性特征,借助CH基自发荧光图像描述火焰锋面运动及演化过程,研究了在不同声场频率和速度波动(声场振幅)下氢体积分数的变化(0、10%、20%)对火焰燃烧不稳定的影响。结果表明:随着氢体积分数的提升,在声场频率90～105 Hz区间时,火焰传递函数幅值变小,涡对火焰的影响减弱,火焰稳定性增强,而在115～170 Hz区间时,传递函数幅值增加,火焰长度变短,混合气火焰稳定性差;随着速度波动增加,在160 Hz声作用下甲烷火焰与涡的相互作用程度增强,而随着氢体积分数的提升,涡结构对火焰流场的拉伸和卷吸作用加强,燃烧热释放波动变大,火焰传递函数幅值增加,火焰抵抗外界扰动能力增强。该实验结果可为掌握甲烷-氢混合气燃烧不稳定性机理,发展燃烧不稳定性的主动控制技术提供参考。     

预混气温度及多孔材料特性对多孔介质表面火焰的影响

为优化设计基于多孔介质壁面的低热损失微燃烧器结构,以甲烷/空气为预混气实验考察了预混气初始温度多孔壁面材料对多孔介质平面火焰形成、燃烧特性的影响。实验表明:在低当量比工况下(≤0.8)由于预混气初始温度升高可以有效降低多孔板对火焰的影响(热损失),可以有效地拓宽平面火焰形成范围。当量比较大时(0.8),由于甲烷在多孔板内部消耗,多孔表面火焰温度反而下降。不同材料的多孔板对火焰的影响主要由于导热系数差异引起,而且在火焰温度较低的时候明显。当火焰温度较高时几乎没影响。导热系数越小,多孔介质壁面温度越低。     

基于直流线路参数的50 Hz谐波放大评估方法

针对近几年现场运行暴露出来的变压器空投时50Hz谐波电流流经直流线路出现放大的问题,提出了一种通过直流线路参数来评估直流工程50Hz谐波放大的方法。首先,推导了长距离直流输电线路50Hz参数计算方法;其次,依托于某在运高压直流工程进行直流线路50 Hz参数计算,并以此深入研究了直流线路出现50Hz谐波放大的本质原因以及谐波放大的极值点,进而提出了用于评估直流谐波放大水平的指标;最后,通过EMTDC仿真平台验证了所提方法的正确性,并应用于实际工程进行谐波评估。结果表明:通过50Hz参数计算方法评估的直流谐波放大水平与实际工程一致,所提出的谐波放大极值点计算和放大评估方法不依赖于详细直流模型和EMTDC仿真。     

双色法火焰监测分析技术用于火焰温度场的实测试验

开发了一种新型的双色法火焰监测分析系统，并在一台燃气试验炉上对部分预混的甲烷－空气燃烧火焰进行了温度场的空间实时无干扰的测定演示。在线测量结果表明：当提高的空气量保持不变时，随着甲烷流量的增加，甲烷燃烧速度加快，火焰监测系统所测定的火焰温度升高，当甲烷流量保持不变，风速开始增加时，火焰温度先升高，随后略有降低，这一方面由于增加的空气带走了大量的热量，同时，火焰中烟灰颗粒浓度的不足，会引起所测火焰的温度降低。     

自适应VMD联合MOMEDA的滚动轴承故障提取

针对强背景噪声下滚动轴承微弱故障特征提取问题,提出了一种基于参数自适应优化变分模态分解(VMD)与多点最优最小熵解卷积(MOMEDA)相结合的轴承故障特征提取方法。首先对滚动轴承时域振动信号进行VMD分解,然后基于自相关函数脉冲谐波噪声比指标(AIHN)最大化原则进行挑选得到最佳模态分量(BIMF)并对其进行MOMEDA滤波,包络解调后得到故障特征频率,最后将本文所提方法体应用于数值仿真信号上可以明显观察到故障特征频率131.1Hz,应用于实际轴承故障信号可以有效识别轴承故障特征频率294.5Hz,与原始包络谱提取的311Hz以及MCKD提取的320Hz相比更加接近理论故障特征频率294Hz。     

励磁涌流下直流50 Hz谐波运行特性分析及应用

近几年南方电网发生了多起因换流变压器空投而导致的直流50 Hz保护误动事件。针对这个问题,分析励磁涌流下直流中50Hz谐波运行特性的基础上,结合影响规律提出了换流变空投前的交流系统强度边界及直流功率边界。先是分析了不同谐波源下直流50 Hz谐波特征,全面梳理了影响换流变涌流谐波的产生和传递的因素;基于PSCAD/EMTDC仿真平台,结合实际直流具体研究了关键因素剩磁、合闸角、交流系统强度以及直流功率对涌流谐波产生的影响,以换流变合闸涌流为谐波源分析了直流功率、直流运行方式、线路长度对直流中50 Hz谐波传递特性的影响;最后结合各因素的影响规律,在换流变涌流最严重时,分析得到不使直流逆变侧50 Hz保护误动的交流系统强度边界及直流功率边界,为实际工程换流变空投前的系统条件提供参考。     

CO为主燃料的混合燃料预混火焰燃烧特性研究

以CO为主燃料的混合燃料为对象,应用Chenkin软件,采用包含53种组分、325个基元反应的甲烷燃烧详细反应机理(GRI-Mech 3.0),研究了CO为主燃料的混合燃料预混火焰燃烧特性。结果表明:CO为主燃料的混合燃料最大火焰温度和最大层流燃烧速度都出现在富燃料侧,添加H2可以显著提高火焰温度和火焰的燃烧速度。     

变压器空载电流谐波低频测量方法研究

变压器空载电流谐波幅值及构成可以检查铁心的饱和程度和判断是否有匝间故障。变压器出厂试验时通常采用容量较大的工频电源进行空载电流谐波测量。为了减小试验电源容量,提出了一种采用低频电源代替工频电源进行变压器空载电流谐波测量的低频测量法。该方法通过施加两个低频率的电压测量低频下的涡流电流和空载电流谐波幅值,再根据对涡流电流的补偿计算折算至工频下的空载电流各次谐波含量和总谐波含量。并对单相变压器进行仿真和试验验证,采用15Hz的折算的结果与工频50Hz实测结果的空载电流各次谐波含量K(k)和总谐波含量THDi误差均小于1%。结果表明,本方法折算准确度高,而且能减小试验电源容量。     

鼠笼式异步电动机转子故障检测方法

基于定子电流的频谱分析方法是异步电动机状态监测与故障诊断的主要途径。总结了异步电动机转子断条和偏心故障时，定子电流中可能出现的故障特征频率成分，通过对同时存在断条和偏心故障的异步电动机的实验结果分析，发现基波周围的断条和偏心特征频率成分尽管容易出现频率重叠，但因其幅值较大，对其进行监测仍是故障诊断最有效的途径；避免误诊的方法是对断条和偏心特征频率成分各自的分布规律进行监测分析，如果同时结合槽谐波及其周围的偏心特征频率成分的监测，将会使结果更准确。     

Modeling of natural acoustic frequencies of a gas-turbine plant combustion chamber

The paper presents results of determination of natural acoustic frequencies of a gas-turbine plant annular combustion chamber model using 3D-simulation. At the beginning, a calculation procedure for determining natural acoustic frequencies of the gas-turbine plant combustion chamber was worked out. The effect of spatial inhomogeneity of the flow parameters (fluid composition, pressure, temperature) arising in combustion and some geometrical parameters (cooling holes of the flame tube walls) on the calculation results is studied. It is found that the change of the fluid composition in combustion affects the acoustic velocity not more than 5%; therefore, the air with a volume variable temperature can be taken as a working fluid in the calculation of natural acoustic frequencies. It is also shown that the cooling holes of the flame tube walls with diameter less than 2 mm can be neglected in the determination of the acoustic modes in the frequency range of up to 1000 Hz. This reduces the number of the grid-model elements by a factor of six in comparison with a model that considers all of the holes. Furthermore, a method of export of spatial inhomogeneity of the flow parameters from a CFD solver sector model to the annular combustion chamber model in a modal solver is presented. As a result of the obtained model calculation, acoustic modes of the combustion chamber in the frequency range of up to 1000 Hz are determined. For a standard engine condition, a potentially dangerous acoustic mode with a frequency close to the ripple frequency of the precessing vortex core, which is formed behind the burner device of this combustion chamber, is detected.     

周期性电压闪变信号数学模型频率特性分析

在IEC给出的闪变仪设计原理基础上,研究了周期性电压闪变信号数学模型的频率特性。文中将电压信号自乘求平方后的数学模型分成了5个部分,分别研究了各个部分的频率特性,及各个部分与调幅波频率的关系。得出周期性电压闪变信号数学模型的频率特性:电压波动分量不一定等于调幅波分量;不同频率调幅波产生电压波动的成分不同;不仅频率在0～35Hz的调幅波信号可以产生闪变,频率大于50Hz,甚至大于100Hz的调幅波信号也会产生频率范围0.05～35Hz的电压波动,从而产生明显的闪变。     

预混燃烧室热声不稳定性的数值分析

不稳定燃烧过程将引起燃烧室内高幅度的压力振荡,这对燃气轮机设备的安全运行危害很大。应用湍流燃烧CFD(计算流体力学)的方法对燃气轮机预混燃烧进行了数值分析,着重研究了发生自激振荡时的火焰动态特性和燃烧室内热、声学特性。数值计算精确地捕捉到了整个激励循环中火焰前锋的变形和分离过程,并且与实验结果很好地吻合。通过数值计算还对不稳定燃烧过程中燃烧室内的压力和热释放进行了分析,研究表明燃烧室内的压力和热释放以相同的频率振荡,并且与火焰的振荡频率也相一致。研究发现在数值分析中可根据燃烧的化学反应动力学得到燃烧的局部热释放率,这提供了一种计算局部燃烧热释放率分布状况的方法。     

化学当量比对旋流燃烧器热声不稳定特性的影响

为探索旋流燃烧器内热声不稳定的产生机理,搭建了可调型旋流燃烧器热声不稳定试验台架。旋流燃烧器采用燃料风、直流二次风、旋流二次风和高动量三次风的配风结构,燃料风管直径与燃烧腔直径比为0.25。试验测量了旋流燃烧器的温度分布和脉动压力,发现旋流燃烧器热声不稳定的脉动压力可达450 Pa,压力幅值随着化学当量比的增大而减小;第1阶共振频率介于187~261 Hz之间,随着化学当量比的增大先是减小,随后有一跃升过程,跃升之后随着化学当量比的增大而缓慢增大;第3阶共振频率介于717~805 Hz之间;第5阶共振频率介于1 178~1 326 Hz之间,第3阶和第5阶共振频率随着化学当量比的增大而缓慢增大;旋流燃烧器的燃烧火焰面随着化学当量比的增加而不断上移,最高燃烧温度可达1 450 K。     

频率对数字调压器有效值计算的影响

飞机发电机控制器在检测电压有效值时,经常因为频率波动导致有效值计算出现误差。介绍了定频采样算法、过零点算法和准同步采样算法3种有效值算法,在MATLAB软件中进行了对比仿真,选取了误差最小的准同步采样算法。针对准同步采样算法响应时间过长的问题进行了改进,采用半周期积分优化的方法,并适当减少迭代次数。仿真与试验的结果证明,频率在380~420 Hz之间波动时,与传统定频采样算法相比,优化后的准同步采样算法误差从2.63%减小至0.14%。与优化前的准同步采样算法相比,优化后的响应时间从7.42 ms减小至2.46 ms。     

多孔陶瓷燃烧器火焰温度的测定

实验采用红外辐射测温法测出了多孔陶瓷燃烧器中预混火焰沿气流方向的温度分布曲线。结果表明，燃烧器中的燃烧火焰与自由火焰相比，燃烧温度显著提高，验证了理论预测的这一特性；也说明利用红外测温能克服热电偶等直接测温的缺点，得到了温度变化的真实特性。图５参８     

一种基于SVM-DTC新型空调用电动机控制系统仿真研究

在空调用永磁同步电动机直接转矩控制方式中,存在转矩和定子磁链脉动大的现象,空调压缩机工作在低频(小于50 Hz)时电机转矩和磁链的脉动尤为明显,针对此问题,利用Matlab/Simulink提出并设计出了一种基于SVM-DTC的空调用永磁同步电机控制系统的新仿真模型,给出了各子模块的具体设计方法,模型设计中提出了一种产生三角波脉冲的新方法。由仿真结果看出该系统响应快速、稳定,能够克服空调压缩机低频工作时电机转矩和磁链波动大的现象。该控制系统的设计研究为实际空调用电机控制系统的设计提供了新的思路。     

基于正交分解的介质损耗因数数字测量算法

首先概述了过零点电压比较法、谐波分析法等几种现有的介质损耗因数tand 数字化测量算法的优缺点,分析tand 的物理意义及其谐波条件下的定义问题。将电压与电流定义为欧氏函数空间的2个向量,利用正交特性将泄漏电流分解为相互正交的有功分量与无功分量,进而提出了基于正交分解的tand 数字化测量算法及其简化计算公式。最后分别在电压无畸变、电压含谐波、电压频率波动、采样频率以及采样时间长度变化时,对文中提出的介损测量正交分解法进行仿真验证,并与谐波分析法进行比较分析。仿真结果显示,当电压频率波动与采样数据长度变化时,正交分解法的最大测量误差分别为谐波分析法的23.72%与5.35%;采样频率变化对2种方法的影响相同;在电压频率为50.5 Hz时,tand 实时测量值的波动幅度降低了110倍。该算法物理意义明确,计算简单,测量结果精确、稳定,可用于tand的离线测量与在线监测。     

黎开预混燃烧器热声不稳定的试验研究

为探索燃烧过程中热声不稳定的产生机理，搭建了黎开(Rijke)预混燃烧器热声不稳定研究试验台架，并进行了试验研究。Rijke预混燃烧器为直径40 mm，管长1066 mm的不锈钢圆管，下端封闭，上端开口；致密堇青石材质的多孔介质稳燃体位于燃烧器四分之一管长处，甲烷与空气的预混气体在稳燃体上方燃烧形成平面火焰作为加热热源。试验发现，化学当量比f 对Rijke预混燃烧器内热声不稳定的强度有重要的影响，维持Rijke预混燃烧器持续燃烧的下限极限化学当量比和上限极限化学当量比分别为0.63和1.75。另外，试验发现了预混燃烧器内热声不稳定的最大强度并非发生在f=1.0时，而是在f=1.30左右；并且当1.0￡f ￡1.5时，预混燃烧器内的热声不稳定均维持较高的强度。