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核主泵水力优化设计研究现状与技术发展综述

排灌机械工程学报 2024年

作者：陈华铮龙云朱荣生袁寿其付强江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心

结合中国核电技术发展与战略布局，围绕核主泵的发展历程开展论述，以中国独立自主三代核电技术“华龙一号”HPR1000和“国和一号”CAP1400为例介绍了世界先进核电技术和关键设备核主泵的技术发展现状，重点针对核主泵的水力优化设计和... 详细信息

结合中国核电技术发展与战略布局，围绕核主泵的发展历程开展论述，以中国独立自主三代核电技术“华龙一号”HPR1000和“国和一号”CAP1400为例介绍了世界先进核电技术和关键设备核主泵的技术发展现状，重点针对核主泵的水力优化设计和安全性开展论述。介绍了国内外核主泵先进的水力优化设计，分析了核主泵特殊结构导致的内部复杂流动，压力脉动和涡量的分析和控制，以及空化等不良流动现象的成因和优化方法。核主泵是核岛内的唯一高速旋转机械，也是核安全一级设备，核主泵能否正常运转直接关乎整个核电站的安全，核主泵的完全国产化研发是困扰中国核电发展的“卡脖子”难题。因此深入研究核主泵复杂内部流动，掌握具有自主知识产权的核主泵水力优化设计方法，对中国核电技术的发展具有重要意义。

关键词：核主泵水力优化设计压力脉动内部流动空化

基于局部放电的水轮发电机定子绕组层间间隙放电的检测与分析

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绝缘材料 2024年第1期57卷 94-100页

作者：杨增杰赵显峰张学明李坚刘剑明孙永鑫华能澜沧江水电股份有限公司检修分公司云南昆明650000 华能澜沧江水电股份有限公司景洪水电厂云南景洪666100 哈动国家水力发电设备工程技术研究中心有限公司黑龙江哈尔滨150040

为提高绕组层间间隙放电故障诊断的可靠性,以水轮发电机定子绕组为试验对象,研究了通过局部放电诊断层间间隙放电时的影响因素。首先通过离线试验、在线试验、模拟试验方法获取绕组多放电源叠加时的层间间隙放电局放特征,然后通过线棒... 详细信息

为提高绕组层间间隙放电故障诊断的可靠性,以水轮发电机定子绕组为试验对象,研究了通过局部放电诊断层间间隙放电时的影响因素。首先通过离线试验、在线试验、模拟试验方法获取绕组多放电源叠加时的层间间隙放电局放特征,然后通过线棒模拟电气传导衰减,结合发电机绕组结构、检测距离,分析检测距离对检测结果的影响。结果表明:绕组层间的间隙放电有独立特征,在其PRPD模式图中脉冲分布呈悬浮状且具有对称的正负极性,脉冲峰值位于45°和225°前后,两相中一相的正负极性脉冲峰值同时向右偏离45°和225°,另一相的正负极性脉冲峰值同时向左偏离45°和225°;当绕组结构不同时,放电间隙分布和汇流环长度也不同,由此造成的检测距离差异对局部放电信号幅值检测结果有较大影响,如果只考虑电气传导,检测距离每增大1 m,局部放电幅值平均衰减约10%,当只有距离较近的一相能检测到间隙放电时相间分析方法失效;即使绕组中同时存在多个放电源和间隙放电也可以通过间隙放电PRPD模式图的悬浮特征识别层间间隙放电;检测量程对局部放电模式识别有影响,当大量程全局图谱完整但局部模式相互重叠时无法识别具体故障,当小量程全局图谱不完整但局部模式图清晰时可识别具体故障。

关键词：水轮发电机层间间隙放电 PRPD 传播衰减绕组结构悬浮特征

基于PMU梯度动态偏差的新型电力系统快速稳定性

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上海交通大学学报 2024年第1期58卷 40-49页

作者：于淼胡敬轩张寿志魏静静孙建群吴屹潇北京建筑大学机电与车辆工程学院北京100044 北京市建筑安全检测工程技术研究中心北京100044 清华大学电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京100084

在能源转型和科技进步双重推动下,高比例可再生能源和高比例电力电子设备正成为电力系统发展重要趋势和关键特征.新型电力系统动态行为随之发生重大变化,传统小干扰稳定性分析方法满足使用需要,在应对运行工况快速变化场合时尚存在亟需... 详细信息

在能源转型和科技进步双重推动下,高比例可再生能源和高比例电力电子设备正成为电力系统发展重要趋势和关键特征.新型电力系统动态行为随之发生重大变化,传统小干扰稳定性分析方法满足使用需要,在应对运行工况快速变化场合时尚存在亟需解决问题.提出基于同步相量测量装置(PMU)数据梯度动态偏差李雅普诺夫直接分析法对新型电力系统小干扰稳定性进行分析,利用PMU数据矩阵降维得到低维矩阵,代入含双馈异步风力发电机组的电力系统矩阵模型,求解李雅普诺夫方程式得到对角矩阵,通过判定矩阵正定性对系统稳定性作出判断.利用求解后得到的对角矩阵计算相应状态变量动态偏差值,对相应状态变量曲线使用梯度下降法迭代计算该曲线极值点数值,时间加权计算整个振荡过程时间加权动态偏差量,为阻尼稳定控制器配置位置提供指导.利用含风力发电新英格兰10机39节点系统仿真验证方法可以达到改善系统小干扰稳定性以及对新型电力系统快速稳定性分析的有效性.

关键词：同步相量测量装置数据新型电力系统稳定性分析李雅普诺夫直接法梯度动态偏差

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蒲石河电站水泵水轮机转轮S特性优化研究

大电机技术 2024年第4期 118-126页

作者：谢文祥陈太平许彬李阳张韬王焕茂谢明杰辽宁蒲石河抽水蓄能有限公司辽宁丹东118216 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001 哈动国家水力发电设备工程技术研究中心有限公司哈尔滨150040 水力发电设备全国重点实验室(哈尔滨大电机研究所) 哈尔滨150040 哈尔滨电机厂有限责任公司哈尔滨150040

针对蒲石河抽水蓄能电站机组启动和甩负荷时水泵水轮机转轮S特性诱发的厂房振动问题,本文基于CFD数值仿真计算和模型试验对机组原9叶片转轮的S特性进行了分析研究,发现在S区工况运行时原转轮进口存在回流区,产成较大的水力损失,从而造... 详细信息

针对蒲石河抽水蓄能电站机组启动和甩负荷时水泵水轮机转轮S特性诱发的厂房振动问题,本文基于CFD数值仿真计算和模型试验对机组原9叶片转轮的S特性进行了分析研究,发现在S区工况运行时原转轮进口存在回流区,产成较大的水力损失,从而造成转轮的通流能力下降。基于此发现,本研究提出将9叶片转轮改为7叶片转轮的优化方案。通过对比CFD仿真结果及试验验证,新方案的转轮进口回流现象得到调整,从而有效改善了转轮“S”特性,解决了厂房振动的源头问题。实际工程的应用证明新方案起到了很好的效果,本方案思路可为同类型电站类似问题解决及老旧抽水蓄能电站改造提供参考借鉴。

关键词：水泵水轮机 S特性回流优化蒲石河电站

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10MW三次再热空气透平技术特点

汽轮机技术 2024年第2期66卷 95-96,124页

作者：邢冠一徐鹏余海鹏徐殿吉魏红阳哈尔滨汽轮机厂有限责任公司哈尔滨150046 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司哈尔滨150046

综述了10MW三次再热空气透平开发、研制的技术路线及其独特性、先进性。阐述了全滑压范围内满负荷运行的研究方法,描述了双缸双转速的结构布局。该空气透平的开发对大容量机组的发展具有重要意义。

关键词：空气透平双缸双转速全滑压满负荷

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尾水管内气液两相流动测量

上海交通大学学报 2024年第8期58卷 1188-1200页

作者：李金凤陈武光张正川徐用良李开盈尹俊连王德忠上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 水力发电设备国家重点实验室哈尔滨150040 哈尔滨电机厂有限责任公司哈尔滨150040 哈尔滨大电机研究所哈尔滨150040 中核核电运行管理有限公司浙江嘉兴314300

当水轮机在部分负荷工况下运行时,尾水管内会形成不稳定的螺旋涡带流动,导致严重的流量不平衡,进而影响系统动态特性.获取尾水管内完整的气液两相流动,是分析涡带生成和发展机理从而对其进行有效控制的基础.为此,本文突破传统测量技术... 详细信息

当水轮机在部分负荷工况下运行时,尾水管内会形成不稳定的螺旋涡带流动,导致严重的流量不平衡,进而影响系统动态特性.获取尾水管内完整的气液两相流动,是分析涡带生成和发展机理从而对其进行有效控制的基础.为此,本文突破传统测量技术在气液两相流测量中的局限性,结合粒子图像测速和脉冲阴影技术,同步测量液相速度场和两个垂直方向的涡带形态.分析不同涡带形态的演化过程,进一步通过图像处理获取螺旋涡带的直径和空间信息,实现单螺旋涡带的三维重建,得到单螺旋涡带清晰的三维形态和旋转进动过程.最后对尾水管内呈现单螺旋涡带时的液相速度场进行分析,并将液相速度场与涡带的三维形态进行空间关联分析.实验研究表明:尾水管内涡带呈现单螺旋、双螺旋、气芯堆叠3种形态的不稳定循环流动演化,单螺旋涡带局部一分为二时,会转化为双螺旋涡带;单螺旋涡带局部螺旋升角不断减小时,会发生涡带堆叠破裂;尾水管内呈现单螺旋涡带时,涡带整体随液相主流绕中心轴线旋转进动,同时涡带自身局部存在绕某一轴线的旋转,涡带形态的螺旋旋向与整体旋转进动的螺旋旋向相反.流动根据轴向速度分为外围主流区和中心滞止区两部分,主流区和滞止区之间的剪切层卷起形成旋涡,液相旋涡的位置决定了螺旋涡带的空间形态.

关键词：尾水管涡带气液两相流粒子图像测速脉冲阴影涡带三维重建

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接枝聚丙烯电容薄膜的高温储能特性

中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3371-3377,I0002页

作者：罗兵李君洛王少杰胡世勋徐永生肖微徐刚毅何金良李琦特高压电力技术与新型电工装备基础国家工程研究中心广东省广州市510080 电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

随着海上风电、电动汽车和油气勘探的迅速发展,对薄膜电容器的工作温度提出更高的要求。然而,当环境温度达到120℃时,目前使用最为广泛的双向拉伸聚丙烯电容薄膜充放电效率急剧下降,不能满足应用需求。该文制备了苯乙烯接枝聚丙烯(PP-g-... 详细信息

随着海上风电、电动汽车和油气勘探的迅速发展,对薄膜电容器的工作温度提出更高的要求。然而,当环境温度达到120℃时,目前使用最为广泛的双向拉伸聚丙烯电容薄膜充放电效率急剧下降,不能满足应用需求。该文制备了苯乙烯接枝聚丙烯(PP-g-St)双向拉伸电介质薄膜,在120℃下,PP-g-St可以将能量密度从0.23 J/cm^(3)提高到1.67 J/cm^(3)(储能效率在90%以上),同时接枝后击穿场强大幅提升,高温泄漏电流得到有效抑制,这源自于接枝后引入的深陷阱限制了载流子的输运。接枝样品中的自聚相经拉伸后与基体具有良好的相容性。该文研究为适用于高温高场条件的聚丙烯基电容器薄膜材料的大规模制备提供可能。

关键词：接枝聚丙烯双向拉伸薄膜薄膜电容器高温介电储能

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基于声发射信号特征提取技术的滑动轴承故障诊断

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汽轮机技术 2024年第1期66卷 1-6,28,52页

作者：刘新香顾煜炯马吉伟赵子泰赵春晖华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 华北电力大学国家火力发电工程技术研究中心北京102206

滑动轴承是汽轮机中的一个重要支撑部件,保持滑动轴承的正常工作,能减少设备工作损失以及维修的成本,因此,对滑动轴承进行实时监测以及故障诊断是有必要的。声发射技术作为一项动态无损检测方法,对信号反应更敏感,可以对设备进行持续监... 详细信息

滑动轴承是汽轮机中的一个重要支撑部件,保持滑动轴承的正常工作,能减少设备工作损失以及维修的成本,因此,对滑动轴承进行实时监测以及故障诊断是有必要的。声发射技术作为一项动态无损检测方法,对信号反应更敏感,可以对设备进行持续监测,很适合用来对设备进行实时监测以及故障诊断。从声发射信号的产生机理出发,通过分析证明了声发射信号能量变化可以表示出轴承的摩擦状态,然后构筑了3个新的特征参数,来对声发射信号进行分析,并通过试验证明了其可以反应出当时的摩擦状态,而且比传统的特征参数要更加灵敏。

关键词：声发射信号滑动轴承特征信号提取故障检测

基于逆阻型IGCT器件的固态式直流断路器设计及研制

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高电压技术 2024年第2期50卷 551-560页

作者：严鑫余占清屈鲁甘之正任春频曾嵘清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084 清华四川能源互联网研究院直流研究中心成都610042 清华大学能源互联网创新研究院北京100084

直流系统是支撑高比例新能源接入与灵活高效用能的重要技术方向。固态式直流断路器(solid state DC circuit breaker,SSCB)具有开断速度极快、无电弧、寿命长等优点,在中低压直流系统的故障保护中得到广泛应用。随着电力电子器件的发展... 详细信息

直流系统是支撑高比例新能源接入与灵活高效用能的重要技术方向。固态式直流断路器(solid state DC circuit breaker,SSCB)具有开断速度极快、无电弧、寿命长等优点,在中低压直流系统的故障保护中得到广泛应用。随着电力电子器件的发展,固态式直流断路器的拓扑结构、工作性能也在不断进步。为此基于逆阻型集成门极换流晶闸管(intergated gate commutate thyristor,IGCT),提出了一种新型的固态式直流断路器结构及设计方法,通流支路采用逆阻IGCT反并联结构实现双向通流,缓冲支路采用金属氧化物避雷器(metal oxide varistor,MOV)-电容结构来抑制过电压,吸能支路采用MOV吸收系统能量。进一步地,给出了关键元器件的参数设计方法,并验证了有效性;设计了性能良好的重力热管散热器,单个模块散热功率可达700 W;提出了主被动结合的控保策略,提高断路器的保护性能。最后,研制了固态式直流断路器样机,可用于750 V以内的低压直流系统,额定通流可达2 kA,可在百微秒内开断10 kA故障电流,成本低、体积小、高可靠,具有良好的应用前景。

关键词：直流输配电固态式直流断路器逆阻型IGCT 反并联结构缓冲设计