竖井贯流泵装置水力设计方案比较研究

竖井贯流泵装置流道顺直、水力损失小,并具有投资较少、结构较简单、安装维护方便等许多优点。为了充分提高这种型式贯流泵装置的水力性能,结合南水北调东线一期工程的邳州站建设的需要,采用三维湍流数值计算的方法,对竖井贯流泵装置进行了水力设计方案比较研究,并分别采用了透明泵装置流态模型试验和泵装置性能模型试验的方法检验竖井贯流泵装置方案比较的成果。研究结果表明：前置竖井贯流泵装置进、出水流道内的流态平顺均匀,流道水力损失小;前置竖井贯流泵装置的水力性能明显优于后置竖井贯流泵装置;经过充分水力设计的邳州站前置竖井贯流泵装置在低扬程条件下得到了十分优异的水力性能,主要工况点的泵装置效率超过83%、临界空化余量小于5m。这种型式的贯流泵装置不仅适用于邳州站,而且也适宜在其它特低扬程泵站推广应用。     

竖井贯流泵不同出水流道型式的对比研究*

竖井贯流泵广泛应用于低扬程和特低扬程泵站,并且常规设计都是采用平直管出水的结构型式。本文提出了竖井进水、虹吸式出水的一种新型结构型式,在保持竖井进水设计和模型泵不变的情况下,采用CFD数值模拟技术进行两种出水流道结构型式的全流道优化设计,并进行性能预测。根据优化设计结果,在高精度试验台上进行两种出水流道结构型式的泵装置对比模型试验。预测和试验结果均表明,在低扬程竖井式贯流泵站,平直管出水和虹吸式出水都是合适的结构型式,其水力性能基本接近,在特低扬程虹吸式出水流道结构型式具有明显优势。     

30°斜式进水流道数模分析与泵装置特性试验研究

利用三维湍流数值模拟对某30°斜轴进水流道水力特性进行了分析,研究了设计流量工况下流道的内部流场、不同横断面和纵剖面速度等值线、出口断面速度均匀度和速度加权平均角以及流道水力损失。研究结果表明,斜式进水流道水流处于均匀渐缩,内部流态良好,无漩涡或脱流,出口断面流速分布均匀度Vu=98.2%,速度加权平均角度θ=88.42°,流道水力损失Δh=5.9cm,流道型线合理。试验研究了30°斜轴模型泵装置能量特性、空化特性和飞逸特性,得到5个叶片角度下模型和原型泵装置能量特性曲线、3个不同叶片角度下空化特性及叶片角-2°下的单位飞逸转速和单位飞逸流量。试验结果表明,模型泵装置最高效率随叶片角度减小而增大,叶片角-4°时的最高效率可达83%,较大范围运行工况下的空化性能优良,飞逸转速安全。研究结果对低扬程泵站水力优化设计具有重要的参考价值。     

泵段、水泵模型测试段与泵段效率修正

根据低扬程大型泵站泵装置出水流道的水力设计要求,修正了＂泵段＂的定义,计算了水泵模型测试段中进出水管道的水力损失,并对＂泵段＂效率进行了修正;根据修正后的＂泵段＂效率对南水北调东线工程3个泵站设计工况的＂泵段效率＂、流道效率和泵装置效率之间的关系进行了验证性计算。研究结果表明：＂泵段＂宜定义为由水泵叶轮和导叶体这两个最基本的过流部件组成;南水北调工程水泵模型同台测试提供的水泵模型综合特性曲线表达的是水泵模型测试段的水力性能,其中包含了测试段中进水管道和出水管道的水力损失;大型泵站泵装置中的＂泵段＂性能应在水泵模型测试段水力性能的基础上考虑进出水管道水力损失进行修正;由水泵模型测试段性能修正得到的＂泵段＂扬程和效率均较水泵模型测试段高,设计流量时的扬程修正值约为0.15m左右;效率修正值与水泵模型测试段扬程有关,水泵模型测试段扬程愈低,修正值愈大,其幅度约为（1～4）%。流道效率根据流道水力损失及泵装置扬程计算得到,根据流道效率和修正后的＂泵段＂效率对设计工况的泵装置效率进行预测,其结果与泵装置模型试验得到的结果相比小于1%。     

中储式制粉系统组粉分离器选型原则的探讨

粗粉分离器的选型对其运行性能有很大影响。文中尝试性地将分离器的选型分为型式的选择和参数的选择，根据半工业性模型对比试验结果，提出了型式选择原则；通过对各电厂制粉系统工业性试验结果的统计分析，得到了较为合理的参数选择原则，以期为粗粉分离器的选型提供依据。     

泸定水电站水轮机水力开发

针对泸定电站的具体情况,详细分析了泸定水电站的蜗壳尺寸、尾水管高度、导叶高度、转轮叶片数、导叶分布圆直径等几何参数和比转速、单位流量、单位转速等水力参数的选取方法、原则以及对转轮性能的影响。同时,利用国内外通用的混流式水轮机转轮及过流部件CFD分析技术,对转轮和通流部件的内部流场进行了计算,在对其流速场、压力场进行分析比较的基础上优化出了一套符合电站要求的装置。     

竖井贯流泵装置内部流动数值模拟与性能分析

优化竖井贯流泵装置的水力性能,应了解包括转轮在内的竖井贯流泵装置的流动特性。采用一维水力设计方法设计了竖井贯流泵装置的进、出水流道,并采用ANSYS CFX软件对前、后置竖井贯流泵装置进行三维定常流动数值模拟。引入平均涡漩角的概念,分析了前、后置竖井贯流泵装置内部流动的差异性,重点对不同形体的进、出水流道的水力性能及前、后置竖井贯流泵装置的外特性进行了分析比较,并通过模型试验得到了前置竖井贯流泵装置的综合特性曲线。结果表明,竖井与直管进水流道水力性能差异较小,出水流道对泵装置能量性能的影响较大。在叶片安放角0°时,前置竖井贯流泵装置最高效率为77.79%,后置竖井贯流泵装置最高效率为78.82%。本文可为竖井贯流泵装置设计及形式选择提供有益参考。     

中储式制粉系统粗粉分离器选型原则的探讨

粗粉分离器的选型对其运行性能有很大影响。文中尝试性地将分离器的选型分为型式的选择和参数的选择,根据半工业性模型对比试验结果,提出了型式选择原则;通过对各电厂制粉系统工业性试验结果的统计分析,得到了较为合理的参数选择原则,以期为粗粉分离器的选型提供依据。     

工况调节与传动方式对贯流泵结构和装置性能的影响

对不同工况调节和传动方式的贯流泵机组结构型式和性能进行了比较。运用计算流体力学,对采用相同水泵模型而工况调节方式不同的3套灯泡贯流泵装置进行数值模拟,评价不同工况调节方式对贯流泵装置性能的影响。计算结果表明,由于机组结构型式不同,在进水流道中安装变角调节机构的水泵装置,取得较低的装置效率,其中较长的进水流道和调节装置对水流的阻碍,降低水泵装置效率1.0～1.5%左右。采用变速调节机构的水泵装置能取得较高的装置效率,部分原因是进水流道较短,部分原因是装置结构型式不同。变频调节机构消耗的功率约占电机输入功率的3～4%,变频调节提高的装置效率,可能抵消不了这部分功率损耗。     

灯泡式贯流泵站机组起动过渡过程仿真计算

为掌握大型贯流泵站同步电动机起动过程中水泵动态流量、装置扬程等水力量及同步电动机的起动电压、起动电流、机组转速等电气量、机械量参数随机组起动历时的变化过程，对贯流泵机组起动过程进行了详细的理论分析并进行了仿真计算。从泵系统整体出发，运用刚体动力学、流体动力学、水力机械全特性理论，分析泵机组系统起动过程中同步电动机的电磁驱动力矩、水阻力矩及其它各种阻力矩动力学特性，建立了大型贯流泵站起动动态过程数学模型，以淮安三站贯流泵为算例，通过仿真计算，揭示大型贯流泵泵站起动过渡过程中各种重要参数如转速、流量、扬程、转矩等随时间变化关系，研究成果对贯流泵站合理设计和安全可靠运行具有重要理论指导意义。     

Pumping Applications in the Petroleum and Chemical Industries

There has been a great deal of discussion and literature on saving electrical energy used by centrifugal pumps. Most of the attention, however, has been given to one general type of centrifugal pump application?variable-flow variable-pressure?and the role of the control loops of the system has generally not been dealt with. In actual practice, centrifugal pump applications can be classified into three general types: 1) variable-flow variable-pressure; 2) constant-flow variable-pressure; and 3) variable-flow constant-pressure. The actual type is determined by the control loops of the system. A user who is interested in implementing an energy savings program by using electrical adjustable speed control must select and analyze specific applications, which may fall into any of the above three categories. Each of these applications must be analyzed with a different approach?they cannot all be analyzed as variable-flow variable-pressure systems. This paper will review the three general types of applications which are seen for centrifugal pumps and suggest a method of implementing an energy savings program and analyzing each type of system.     

开关电源的建模与优化设计研究

针对目前无法建立开关电源精确数学模型的情况下，研究一种有效的开关电源工程化设计方法。给出了一种开关电源拓扑结构，详细介绍了采用实验和仿真结果建立基于Matlab环境下的开关电源神经网络模型的方法，以及利用该非线性神经网络模型结合遗传算法理论对开关电源的电路参数进行优化设计的过程。在此基础上研制了开关电源样机，并对开关电源优化模型和样机进行了仿真与试验研究分析。结果表明，采用这种优化设计方法制造的开关电源的动态性能、静态性能均达到了预期指标。     

枫树坝水电站水轮机增容改造

根据电站实际运行参数,通过数值分析及模型试验,验证了哈尔滨电机厂有限责任公司为枫树坝水电站优选出水力性能优秀的A835a水轮机转轮.经过电站真机实测表明:新机组出力、运行性能、各部振动摆度等各项电气机械性能指标达到机组增容改造技术协议的要求.     

Development and field test of a laser-based nonintrusive detection system for identification of vehicles on the highway

A real-time laser-based nonintrusive detection system has been developed for the measurement of true travel time of vehicles on the highway. The detection system uses a laser line that is projected onto the ground as a probe. The reflected light is collected and focused into a photodiode array by an optical system. Vehicle presence is detected based on the absence of reflected laser light. By placing two identical laser/sensor pairs at a known distance apart, the speeds of both the front and rear of a vehicle are measured based on the times when each sensor is triggered. The length of each vehicle is determined by using these speed measurements and the residence time of the vehicle under each sensor. Using real-time software, the speed, acceleration, and length of a detected vehicle can be calculated and displayed simultaneously. A new prototype system has been tested on the highway with different types of vehicles and scenarios, and the results are presented here. The tests have also been carried out for different weather conditions and road materials. The results indicate that the laser system operates well under real highway conditions.     

Evaluation of a Prosthetic Swing-Phase Controller With Electrical Power Generation

With the increased presence of microprocessor-based prostheses in the market place, the availability of a self-energizing system has practical applicability. At present, most commercially available systems require the user to routinely recharge on-board batteries, which reduces the utility of these prostheses. To address this limitation, we have proposed a unique system based on an electromechanical generator to not only continually recharge batteries that are on-board the prostheses, but to also serve as a real time swing-phase damper. A prototype system was developed and evaluated with three active individuals with above-knee amputations across four damping conditions and two gait speeds. Gait and power generation performance were assessed via selected temporal, kinematic and kinetic parameters. Gait parameters including cadence and knee angle symmetry were found to be acceptable when knee damping was adapted for each participant. Across the three subjects and two walking speeds, between 0.57 and 1.57 W of electrical power was produced. These results indicate that this technology may be utilized for prosthetic swing-phase control and ultimately may alleviate the need for manually charging of microprocessor-based prostheses.      

基于定子电流模型的MRAS系统仿真研究

传统的模型参考自适应系统（MRAS）以电压模型作为参考模型,由于电压模型中纯积分环节存在初值和漂逸问题并受电机参数的影响,导致系统的低速性能变差。为了改善系统的低速性能和鲁棒性,介绍了一种基于定子电流模型的模型参考自适应法来辨识感应电机转速和转子磁链,并以此构成矢量控制系统。基于Matlab/Simulink仿真平台对该系统进行了大量的仿真实验。仿真结果表明,该方法具有良好的低速性能,并且对定转子电阻参数变化具有较好的鲁棒性。     

改进LuGre模型的挖掘机器人摩擦补偿控制

非线性摩擦会降低挖掘机器人电液伺服系统的动静态性能,引起轨迹爬行、平峰和稳态误差等现象。经典LuGre摩擦模型仅与速度有关,内部鬃毛状态变量无法准确测量,无法全面描述复杂的挖掘机器人电液伺服系统摩擦特性。本文综合考虑电液伺服系统位置、速度和方向等信息,设计了一种改进的LuGre摩擦模型,同时引入速度阈值解决了弹性鬃毛平均变形状态观测器不稳定问题。其次,为了解决传统优化算法陷入局部最优解、收敛速度慢等问题,通过引入惯性权重、异步变化和精英突变操作改进基本粒子群优化算法,以精准快速辨识出改进LuGre摩擦模型中的6个未知参数。最后,结合辨识出的摩擦模型,基于结构不变性原理设计前馈摩擦补偿控制器,并在23吨挖掘机器人进行了正弦和三角波不同工况下的轨迹跟踪实验。实验结果表明,传统的比例积分微分控制器跟踪误差最大,三角轨迹最大跟踪误差达到了29.68 mm,基于改进LuGre模型设计的前馈摩擦补偿控制器仅为9.70 mm,误差减小了67.31%,基于改进LuGre模型设计的前馈摩擦补偿控制器可以有效提升挖掘机器人的轨迹跟踪精度。     

水泵节能控制算法的实践应用

针对在生产工艺发生变化的条件下，如何调节泵站所有机组的运行，实时地控制泵站机组的转速，实现泵站水泵组合方案和调速策略的优化的问题，通过对泵站机组能耗控制系统的数学描述，采用最小二乘法的方法对系统参数进行在线计算，提出一种整个机组节能的优化控制算法．     

水轮机调速系统模型参数测试分析

结合某大型水电站进行的水轮机调速系统性能参数实测试验,论述了水轮机调速系统的模型结构,模型参数实测试验的具体内容,根据测试结果建立了仿真数学模型,并对模型输出结果和实测数据进行了分析比较,模型仿真结果与真机实测结果基本吻合。     

AC Induction Motor Torsional Vibration Consideration?A Case Study

Much has been written on the application of high-speed (3600 r/min) motors to pumps and compressors relative to vibration and lateral critical speeds. A reciprocating compressor coupled to an induction motor is a complex torsional system and can present a more complex set of problems to the equipment suppliers because of the wider range of forcing frequencies present. The problems encountered on a specific application with the objective of developing guidelines to be used to avoid similar system torsional problems on the application of induction motors to reciprocating equipment are discussed.