不同充汽方式下供汽系统动态特性仿真

以供汽系统为研究对象,采用集总参数法建立相应的数学模型,进行充汽阀自动控制充汽和旁通阀自动控制充汽两种充汽方式的动态仿真。结果表明:旁通阀自动控制充汽时完成3次充放汽时间为76.3s,充汽阀自动控制充汽时完成3次充放汽时间为62.9s,充汽阀自动控制充汽时平均每次充汽时间减少4.5s;两种充汽方式关键参数在充汽阶段均维持较为稳定,在阀门切换阶段存在较大波动,但压力波动均小于0.2 MPa;相同充汽方式下,汽包压力波动过热蒸汽压力波动供汽母管压力波动。     

交替充汽方式下双蒸汽蓄热器系统动态特性仿真

为了研究双蒸汽蓄热器系统的动态特性,采用集总参数法建立相应的数学模型,进行直接交替和间接交替两种充汽方式的动态仿真。仿真结果表明：直接交替充汽方式充汽时间减少2.6 s,压力波动更小;相同充汽方式下,汽包压力波动 < 过热蒸汽压力波动 < 供汽母管压力波动;直接交替充汽方式燃油量节省率为7.45%。通过数据对比分析可得：直接交替充汽方式具有充汽速度快、压力波动小、燃油经济性好的优点。     

不同充放汽条件下的锅炉-蓄热器系统动态特性

以锅炉-蓄热器系统为研究对象,采用集总参数法建立了相应的数学模型,并通过仿真与实验相结合的方式,对两种不同充放汽条件下的系统动态特性进行了研究分析。结果表明所建模型能够正确地反映出系统的动态特性,可为系统的设计优化与安全运行提供一定的参考。进一步分析可知,连续充放汽过程蓄热器从压力下限充到上限每次需要57s,而间断充放汽过程则需要67s,时间明显变长;同时对于某些需要周期性间断或瞬间大负荷用汽量的场合,在消除供汽锅炉负荷的较大波动、稳定供汽压力、提高锅炉效率等方面,连续充放汽的效果更为显著。     

不同充放汽条件下的锅炉-蓄热器系统动态特性

以锅炉-蓄热器系统为研究对象,采用集总参数法建立了相应的数学模型,并通过仿真与实验相结合的方式,对两种不同充放汽条件下的系统动态特性进行了研究分析。结果表明所建模型能够正确地反映出系统的动态特性,可为系统的设计优化与安全运行提供一定的参考。进一步分析可知,连续充放汽过程蓄热器从压力下限充到上限每次需要57 s,而间断充放汽过程则需要67 s,时间明显变长;同时对于某些需要周期性间断或瞬间大负荷用汽量的场合,在消除供汽锅炉负荷的较大波动、稳定供汽压力、提高锅炉效率等方面,连续充放汽的效果更为显著。     

交替充汽方式下双蒸汽蓄热器系统动态特性仿真

为了研究双蒸汽蓄热器系统的动态特性,采用集总参数法建立相应的数学模型,进行直接交替和间接交替两种充汽方式的动态仿真。仿真结果表明:直接交替充汽方式充汽时间减少2.6s,压力波动更小;相同充汽方式下,汽包压力波动过热蒸汽压力波动供汽母管压力波动;直接交替充汽方式燃油量节省率为7.45%。通过数据对比分析可得:直接交替充汽方式具有充汽速度快、压力波动小、燃油经济性好的优点。     

不同放汽阀流量特性对弹射过程的影响规律

研究对象为某型蒸汽弹射装置,建立了系统的热力过程数学模型和飞机的力学模型,建立弹射装置的仿真模型并对其进行了可靠性验证,对分别选用快开阀、线性阀、抛物线阀、对数阀的蒸汽弹射装置动态性能进行了仿真研究。仿真计算结果表明：当其他参数均一致,选用具有不同流量特性的阀门时,弹射耗汽量相差不大,均在560 kg左右,弹射过程时间：快开阀<线性阀<抛物线阀<对数阀,且弹射时间均在3 s以内,选用线性阀与抛物线阀时,汽缸内压力曲线更为平稳,飞机最大加速度也较小,分别为40.97与42.80 m/s²,飞机最终起飞速度均大于75 m/s。     

不同运行条件下船用蒸汽蓄热器的充汽特性

船用蒸汽蓄热器的充汽过程涉及复杂的汽液两相质量、能量传递过程,其充汽特性对于舰载机弹射过程至关重要。借助小型船用蒸汽蓄热器实验系统进行了不同运行条件下的充汽特性实验。实验结果表明:在充汽过程中工质水的温度出现了分层现象,蓄热器底层水温较低,上层水温较高;充汽结束后蓄热器压力随着其内部工质由非平衡态过渡为平衡态的过程出现反向降低并最终稳定的现象;由不均衡势差引起的压降比随着储存水质量的减小和单位时间注入能量的提升而变大;充汽流量、充汽初压、初始水位对蓄热器充汽特性影响显著,在实际应用中应结合弹射自身需求对工作参数进行合理设置。     

抽汽调节阀汽流激振原因分析及对策

高温高压汽轮发电机组,由于一抽抽汽疏水管大量积水,当一抽调节阀开度为33%时,一抽抽汽压力到达42.5 MPa投入管网,蒸汽与一抽管道积水冷热交换,一抽管道部分积水蒸发急剧膨胀,快速形成冷热交换蒸汽汽流漩涡,一抽管道逆止门来回波动,阀蝶受蒸汽汽流涡动产生剧烈激振,一抽调节阀阀杆连接的2个关节轴承拉长损坏。增加一个一抽疏水口管道,一抽抽汽投入后没有出现一抽调阀剧烈波动,但是一抽调阀阀座垂直振动烈度数值严重超标。通过频谱分析得出:一抽调节阀阀座垂直测点振动烈度主要有73 Hz频率分量,当一抽阀蝶关小时,一抽阀蝶受到蒸汽汽流涡动冲击,蒸汽对阀蝶产生强烈汽流激振。针对以上情况,对大流量一抽调节阀座结构形式进行比较分析探讨,最后采用一抽钟罩阀结构形式,一抽调节阀汽流激振问题得到了圆满解决。     

不同载荷下瞬态放汽过程特性仿真

以美国某型弹射器为研究对象,建立蓄热器非平衡热力过程数学模型和基于牛顿定律和气体动力学的飞机力学模型,基于美军标实际数据进行了仿真验证。对不同飞机质量弹射过程进行动力学与热力学综合仿真研究,结果表明：当飞机质量为8、20、35 t时,弹射末速度均大于72 m/s,弹射最大加速度均小于6g,弹射时间均小于3 s;飞机质量越大,蓄热器放汽质量越多,蓄热器最终压力越小,开槽汽缸压力下降越缓慢,开槽汽缸漏汽质量越多     

船舶蒸汽蓄热器放汽管路热冲击特性预测

船舶放汽管路具有放汽周期短、热冲击能量高、负荷波动大的特点,其运行特性直接影响蒸汽蓄热器的安全稳定工作。以典型船舶蒸汽蓄热器放汽管路为原型,采用标准k-ε模型计算湍流脉动过程,通过数值模拟的方法计算了船舶蒸汽蓄热器放汽管路的水动力特性,获得流速、压力、湍动能及壁面剪切应力等参数的分布规律,基于流致振动而诱发流体热冲击的机理,揭示了与流致振动密切相关的热冲击能量图谱。计算结果显示,在高温高压饱和蒸汽掺混流动过程中,三通管区域呈现蒸汽冲击流速高,湍流脉动剧烈,壁面剪切应力大的特点;基于蒸汽热冲击能量分布图谱,放汽管路上弯管和三通管件局部区域蒸汽热冲击能量较大,其中三通管热冲击能量最大,可以预测三通管件承受的热冲击破损最严重,实物检测破损数据验证了数值预测结果。     

船用蒸汽蓄热器非平衡热力过程

船用蒸汽蓄热器作为舰船上弹射装置的重要组成部分,具有充、放汽时间短,短时间内蒸汽消耗量大等特点,其运行特性直接关系到弹射装置能否安全、稳定运行。建立了船用蒸汽蓄热器实验系统,以过热蒸汽作为充汽汽源,进行不同工况下的充汽、放汽及连续充放汽实验。实验结果表明：蓄热器充汽(放汽)过程中,其压力呈现先急剧上升(下降)后随充汽(放汽)阀门关闭下降(上升),最终趋于稳定的强烈的非平衡热力过程;由非平衡热力过程导致的压降比随单位时间内充入蓄热器能量的提升而加大;蓄热器内温度变化滞后于压力变化,水温变化滞后于汽温变化。蓄热器非平衡热力过程研究可为蒸汽弹射系统的安全运行提供一定的技术支撑。     

舰用蒸汽动力系统主汽压力控制方法仿真

针对舰用蒸汽动力系统工况转换中主蒸汽压力调节过程波动幅度大、稳定耗时长等问题,提出一种PID和隐式广义预测控制复合的控制方法。建立包含增压锅炉、主汽轮机、冷凝器等设备的蒸汽动力系统仿真模型,并通过实验数据进行校验;采用PID-GPC隐式控制方式对仿真模型进行升降负荷实验。结果表明：PID-GPC隐式控制方法弥补了GPC隐式算法初次响应慢的缺陷,减小了动态变化过程中主蒸汽压力波动幅度,缩短稳定时间。     

船用蒸汽蓄热器连续工作过程数学模型及其性能仿真

根据船用蒸汽蓄热器的特点,建立了考虑蒸发（冷凝）相变弛豫时间的船用蒸汽蓄热器连续工作过程数学模型,并利用实验结果验证了模型的准确性,在此基础上利用仿真模型研究了关键参数对于连续充、放汽过程动态特性的影响。船用蒸汽蓄热器的充水系数决定蓄热器的蓄热能力,同时制约着系统的机动性,而充、放汽压力在影响蒸汽能量的储存与转化效率的同时,对于能否优化蓄热器的容积起到关键作用,因此应充分考虑弹射系统对弹射周期、弹射蒸汽压力、弹射所需蒸汽量等参数的要求匹配好两者的关系,使其既能满足弹射效率又能达到舰载机起飞所需的蒸汽参数。     

回汽保护控制下舰用蒸汽动力系统响应规律

回汽保护是缓解蒸汽动力舰船紧急减速时汽包压力骤升幅度、提高舰船机动性的有效措施。建立增压锅炉、主汽轮机、调节阀等设备模型,集成了回汽保护系统仿真模型,并应用试验数据对仿真模型进行了校验。对不同回汽保护控制条件下蒸汽动力系统响应规律进行仿真研究,研究结果表明:倒车调节阀开度越大、开阀时间越短,汽包压力骤升幅度越小,回汽保护效果越明显;倒车调节阀开度越大,冷凝器喉部最高温度越高,而开阀时间对于冷凝器喉部最高温度无明显影响。     

F-T合成反应器汽包换热系统动态响应研究

建立了1个考虑自蒸发作用的汽包动态模型,引入自蒸发速度计算公式,将该汽包模型作为费托合成反应器的换热系统在Aspen Dynamics中进行动态模拟。考察了当存在反应器入口液相温度变化、反应器设定温度变化及新鲜气流量变化等扰动时系统的动态响应。结果表明使用"Flash"汽包模型对反应器温度波动的计算结果要比使用自蒸发汽包模型时偏小;与用固定温度冷却水移热相比,使用汽包换热更加有利于对反应器温度的控制。水蒸发压力差变化的补偿作用使得汽包蒸发面积对汽包自蒸发速率的影响很小。随着汽包-换热管体系中水体积以及水蒸气体积的增加,反应器温度的最大波动值变大;但随着传热温差的减小,水蒸气的体积变化对温度波动的作用减弱。