电容层析成像系统传感器优化设计及仿真

本文以8电极油水两相流电容层析成像系统为研究对象,针对图像重建的质量依赖于电容敏感场分布这一特性, 采用有限元的方法建立敏感场的数学模型,采用不等间距的方法完成了传感器场域的自动剖分和敏感场的数值计算。对决定传感器性能的结构参数进行选取,通过仿真分析确定了传感器的优化参数,从而使设计的传感器能够在缩小测量电容值的动态变化范围,减轻数据采集电路设计难度的同时,提高电容响应的灵敏度,改善传感器敏感场的分布,提高电容层析成像系统的性能。根据此优化参数设计和研制的电容传感器获得了较为理想的重建图像。     

基于平面电容的油水多界面检测方法研究

含水量是衡量原油质量的重要指标,在原油的生产和储运过程中油水混合液分界面不断变化,因此全过程都要用到高精度传感器对其进行界面检测。基于电容边缘效应设计了一种侵入式平面电容传感器,其主要结构由基板和平面电极阵列两部分组成。运用有限元软件建立8电极阵列传感器模型,对不同电极工作时的电场分布进行研究,分析了平面电容传感器的检测灵敏度和成像精度。并且,研究了电极宽度、长度和相邻间距对传感器灵敏场分布的影响。对介电分布进行图像重建,使设计的平面电容阵列传感器可以检测3个分界面的高度,且经过尺寸参数优化,提高了传感器的成像精度。实验证明,运用平面电容阵列检测油水界面的方法具有可行性和有效性。     

阵列式电容传感器优化设计及灵敏特性分析

平面电容传感器基于边缘效应工作,敏感场具有明显的软场特性,导致其检测能力易受外部因素影响而降低。为了改善敏感场分布特性,提升传感器的检测精度,提出了一种新型12电极平面阵列电容传感器,对其进行特性分析。首先,采用数值模拟方法建立三维敏感场模型,同时选取灵敏度值三维成像的方法分析子灵敏度和整体灵敏度分布特性。其次,利用评价指标P量化评判新型12电极传感器和矩形阵列传感器的敏感场分布均匀性。建立3种不同物场模型并结合Tikhonov正则化算法进行图像重建。最终结果表明新型传感器的P值减小3.6%,重建图像的平均相关系数增加7.2%。综合验证了新型12电极传感器有效改善了敏感场均匀性,提升了传感器的检测能力。     

无心磨床主轴摩擦磨损的实验研究

分析传统主轴结构,进行陶瓷喷涂主轴轴瓦磨损比较,以提高主轴精度和寿命。介绍了不同无心磨床主轴表面处理方法,进行了不同材质轴瓦、不同油脂的动压磨损数值测定,确认润滑油的润滑效果。结论是选择32#抗磨液压油作为陶瓷轴颈一锌基合金轴瓦的润滑油;20#机械油作为40Cr轴颈一锌基合金轴瓦的润滑油;32#导轨油作为陶瓷、40Cr轴颈-青铜轴瓦的润滑油为佳。     

某200 MW汽轮机组油膜振荡问题分析及处理

针对滑动轴承油膜振荡严重威胁机组安全运行的问题,以某200 MW汽轮机油膜振荡事件为例,结合油膜振荡发生特征和原理对事件进行分析,得出此次油膜振荡原因为4轴瓦载荷偏低,并提出减小轴瓦与轴颈间顶部间隙等建议。     

电容层析成像系统径向电极对传感器性能及敏感场分布的影响

电容层析成像系统传感器的敏感场分布受多相流介质分布的影响,软场特性给图像重建带来很大困难.该文以8电极油水两相流电容层析成像为研究对象,采用有限元仿真的方法,分析了径向电极及其嵌入尺寸对电容层析成像系统电容值及敏感场分布的影响.通过仿真分析,确定了径向电极的嵌入尺寸,从而能够在缩小测量电容值的动态变化范围,减轻数据采集电路设计难度的同时,提高电容响应的灵敏度,改善传感器敏感场的分布,提高电容层析成像系统的性能.     

基于敏感场变换的电容层析成像图像重建算法研究

快速而又具有一定精度的图像重建算法是电容层析成像(ECT)技术的关键。本文采用有限元方法,通过对敏感场机理的分析,提出一种基于敏感场变换的ECT图像重建新算法,通过对敏感场进行变换来提高电容传感器在管道中心区域的灵敏程度,从而提高管道中心区域的图像重建精度。该算法应用敏感场信息的部分数据和全部数据分别进行一次图像重建,将2次重建得到的图像进行组合得到最终重建图像。仿真和实验表明该算法能够快速而又较高精度的重建出两相流断层图像,尤其是在管道中心区域,图像重建精度有了较大提高。     

基于贝叶斯理论的电容层析成像图像重建迭代算法

提出了一种基于贝叶斯理论的电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)图像重建算法。与现有的ECT图像代数重建算法不同,该算法将介质分布的先验信息和噪声信息等统计信息引入到ECT图像重建中。文中针对5种典型介质分布进行了数值仿真实验,结果表明该算法对于两相流中不同的介质分布均具有良好的适应性。迭代步数和先验概率的协方差取值对图像重建结果有较大影响。在迭代过程中,该算法所需的增益矩阵的更新不依赖于输入,因而可以离线预先计算,从而减小图像重建的计算压力,提高该算法重建速度。     

用于气液两相流流型识别的ECT传感器的优化设计

为提高电容层析成像系统图像重建的质量,采用有限元方法,建立电容层析成像系统敏感阵列电极二维数学模型,同时以8电极水气两相流电容层析成像为研究对象,分析不同电极覆盖率以及屏蔽电极与电极外表面距离对电容层析成像系统电容值及敏感区域的影响.结果表明,电极覆盖率在80%左右时,电容传感器灵敏度均匀性得到提高,屏蔽半径是管道内径...     

电容层析成像系统关键技术

介绍电容层析成像系统中两个关键技术：电容／电压转换电路和图像重建算法。电容／电压转换电路采用激励源幅值可控负反馈法设计，电路具有较好的线性度、稳定性和抗杂散电容干扰能力。图像重建算法采用正则化优化修正算法，实验结果表明，所重建的图像质量和图像重建速率都得到提高。     

660MW汽轮发电机组可倾瓦轴承温度异常分析

对某电厂汽轮发电机组的轴承布置特点进行介绍,特别对球窝枢轴可倾瓦轴承的结构特征进行详细分析,并针对该机组启动过程中发电机非驱动端这种新型可倾瓦轴承温度异常原因进行分析研究。通过改进轴承结构,使轴承易于形成润滑油膜,提高轴承稳定性,机组再次启动后轴承温度参数满足设计要求,为以后同类型汽轮发电机调试检修运行提供借鉴。     

汽轮机转子挠曲对可倾瓦轴承油膜特性的影响

针对大跨度汽轮机转子在运行中转子挠曲变化引起轴颈油膜振荡的问题,笔者建立了线支撑四瓦块可倾瓦滑动轴承油膜模型,分析了汽轮机运行中转子挠曲变化对线支撑可倾瓦轴承油膜特性的影响,得到了挠曲变化下油膜温度和油膜压力的变化规律.通过数值模拟计算,结果表明,随着汽轮机轴挠曲转角的逐渐增大,轴承油膜压力极值向轴颈内侧偏移,使油膜温度分布不均匀,造成油膜破裂,影响汽轮机组安全经济运行。     

水轮机可倾瓦轴承承载性能计算及试验研究

在我国大型水轮机组中,流体支承可倾瓦滑动轴承由于有更优的减振性能和承载能力,已广泛应用于水力机械中。为了探究其在实际工程中的承载性能,本文首先介绍其动力润滑原理,根据Reynolds方程及内-外层油膜流量平衡方程、Walther“黏-温”方程,建立了流体支承可倾瓦的油膜压力分布计算模型,基于MATLAB编程数值求解,结果表明内层动压油膜呈“双峰型”分布,静压层油膜在静压腔内为定值,并且在试验的各工况下轴瓦处于单侧浮动状态。对内径125 mm的三瓦流体支承可倾瓦滑动轴承研制了倒置式轴承试验台,并在不同工况下进行了油膜压力的测试,结果表明相比于外载荷,转速对轴承承载性能的影响更明显,在设计轴承时应优先考虑转速的影响。当轴承在较高转速工作时,油膜呈现较大的刚度,具有良好的承载性能,能满足水轮机组的使用性能要求。研究结果为流体支承可倾瓦滑动轴承的性能分析和优化设计提供一定的参考依据。     

水电机组水导支撑系统的横向刚度研究

水电机组水导支撑系统模向刚度的计算分析是机组轴系振动分析的关键技术问题。本文将水导支撑系统分为导支撑组合结构及轴承油膜两部分,系统地阐述了这一问题的理论分析方法,并给出了计算实例。     

9F燃气机组油膜涡动和油膜振荡的诊断及处理

对国内首台GE公司生产的9F单轴燃机发生在可倾瓦轴承上异常振动进行了介绍、分析和诊断。给出了引起汽机高中压转子油膜涡动和油膜振荡的定性原因分析，提出了增大油孔、减少轴承宽度等处理措施，振动故障得到治理。     

轴承振动对油膜涡动的影响分析与试验

为了研究轴承振动对油膜涡动的耦合影响,分析了轴承振动的运动机理,建立了轴承振动对油膜涡动影响的动力学方程,指出轴承振动将改变润滑油膜的边界条件,对润滑流场产生扰动,这一方面可能加剧油膜涡动,产生明显的半频振动波动;另一方面还可能改变油膜厚度,使油膜刚度发生变化,引起基频振动波动。随后在现场实际机组上进行了验证试验,结果表明：小型、轻载轴承振动对油膜涡动影响明显,会激发剧烈的基频和半频振动波动;但大型、重载轴承振动对油膜涡动的影响不大,只会引发一定程度的基频振动波动。     

推力轴承试验台油膜厚度测试系统的研究

本文建立了一种新型的反射式光纤位移传感器的数学模型,并将其用于推力轴承试验中测量油膜厚度的VXI测试系统中。这种可补偿型光纤位移传感器的输出与传感器光源的特性、环境介质以及被测目标表现的性质无关。同时,通过把多点测量值求和后取平均值,消除了由于几路接收光纤特性非均质引起的信号波动。此外,本文还建立了一种基于前向（BP）神经网络的光纤传感器静态误差修正模型。通过应用于推力轴承试验台的实测中,该油厚度VXI检测系统显示了良好的性能。     

1 000 MW超超临界汽轮机润滑油系统优化研究

汽轮机组不设置独立主油泵且电气接线方式薄弱,导致事故情况下润滑油系统对直流油泵的依赖性更强。一旦发生异常事件,直流油泵不能及时正确地启动,将直接导致汽轮机组断轴烧瓦的重大设备损坏事故。通过油泵的启动试验对比分析,完成润滑油的电气及联锁控制回路改造,解决了直流油泵启动中存在的隐患,降低了润滑油系统导致断轴烧瓦事故发生的可能性,对同类型机组起到一定的参考作用。     

汽轮机轴承金属温度偏高原因分析

结合某汽轮机可倾瓦轴承温度偏高故障,介绍了可倾瓦轴承工作原理,分析了其温度偏高的原因,并给出了导致设备损坏事故的具体故障和缺陷。通过更换新轴承和焊接修复顶轴油管,汽轮机的轴承金属温度、润滑油温度、振动等相关参数恢复正常状态。     

水轮发电机推力轴承在线检测方法研究

分析了水轮发电机推力轴承传统在线检测方法的性能特点，建立了一种新型的反射式光纤位移传感器的数学模型和一种基于前向神经网络的光纤传感器静态误差修正模型，并将其用于推力轴承油膜厚度的测试系统中．这种可补偿型光纤位移传感器的输出与传感器光源的特性、环境介质以及被测目标表面性质无关。通过将多点测量值求和后取平均值，消除了由于几路接收光纤特性非均质引起的信号波动．此外，给出了针对推力轴承不同瓦面材料的在线检测方法，在试验台的试验中检测系统显示了良好的性能．