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民用飞机应急场景分析与建模方法

北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 839-849页

作者：江雨航郭泰宫綦任文明宋涛钱馨中国航空综合技术研究所北京100028 中航西飞民用飞机有限责任公司西安710089

按照基于场景的民用飞机系统工程正向研制过程,为确保在飞机研制早期需求捕获与功能分析的完整性,针对应急场景开展识别、分析与建模方法研究。分析在飞机研制早期考虑应急场景的必要性,给出应急场景的定义和范围;针对民用飞机不同运行... 详细信息

按照基于场景的民用飞机系统工程正向研制过程,为确保在飞机研制早期需求捕获与功能分析的完整性,针对应急场景开展识别、分析与建模方法研究。分析在飞机研制早期考虑应急场景的必要性,给出应急场景的定义和范围;针对民用飞机不同运行阶段,开展基于外部风险事件的应急场景识别,给出不同阶段的外部风险事件,并按照外部风险事件在不同阶段的演化结果给出相应的应急场景清单;研究形成一种基于DoDAF的应急场景建模方法,选取典型应急场景,形成应急场景建模的典型案例。通过对民用飞机应急场景分析与建模方法研究,形成可参考的外部风险清单和应急场景清单,同时形成面向应急场景的建模技术途径,为面向安全保证、基于应急场景的需求捕获与初步机组应急操作程序定义奠定基础。

关键词：民用飞机风险事件应急场景需求捕获建模

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高压断路器用CuW触头材料研究进展

高压电器 2024年第8期60卷 63-76页

作者：贺小瑞韩金儒刘伟王亚锋杨伟卫西安西电高压开关有限责任公司西安710000

CuW合金已作为触头材料被广泛用作高压SF6断路器和气体绝缘组合电器中,其抗侵蚀性能决定着开关设备的使用寿命。CuW触头材料主要的制备工艺包括熔渗法和粉末烧结法,最新的研究进展发现熔渗CuW合金的关键点在于W骨架的连接强度,而液相烧... 详细信息

CuW合金已作为触头材料被广泛用作高压SF6断路器和气体绝缘组合电器中,其抗侵蚀性能决定着开关设备的使用寿命。CuW触头材料主要的制备工艺包括熔渗法和粉末烧结法,最新的研究进展发现熔渗CuW合金的关键点在于W骨架的连接强度,而液相烧结CuW合金的关键在于熔融Cu与W颗粒之间的润湿性,明确了两种工艺的研究方向;对基于铝热还原工艺制备CuW合金的研究进行概述,提出思路是进行前驱体的烧结,降低反应物的活化能,从而促进自蔓延反应的进行;同时总结了目前CuW合金的改性研究在于增强相的添加和变形加工,旨在对工业上技术改进提供指导,但如何更好地应用于工业上仍需要一定时间的探索;最后着眼于弧触头的整体研究,明确CuW和CrCu之间的结合强度是弧触头整体材料的关键因素,也对后续整体材料的改进与发展提供新的方向。

关键词： CuW触头材料熔渗法烧结法铝热还原 CuW/CrCu整体材料

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±550 kV直流GIS长期带电试验研究

高压电器 2024年第5期60卷 1-11页

作者：申萌王博王子瑜李江苏春强李强刘宸杜文娟南振乐段娜娜西安高压电器研究院股份有限公司西安710077 西安交通大学电气工程学院西安710049 西安高压电器研究院常州有限责任公司江苏常州213017 西安西电高压开关有限责任公司西安710018 西安西电开关电气有限公司西安710077

直流GIS是实现未来轻型化、紧凑化海上换流平台以及海上换流平台向深远海发展的关键设备,在投入运行前对直流GIS进行实际工况的长期带电模拟试验,可以充分预测直流GIS在全工况下长期运行的相关性能,进而提升直流GIS投入运行后直流电网... 详细信息

直流GIS是实现未来轻型化、紧凑化海上换流平台以及海上换流平台向深远海发展的关键设备,在投入运行前对直流GIS进行实际工况的长期带电模拟试验,可以充分预测直流GIS在全工况下长期运行的相关性能,进而提升直流GIS投入运行后直流电网的安全可靠性。文中以±550 kV直流GIS作为研究对象,对其进行了相关介绍,提出了±550 kV直流GIS的长期带电试验方案,设计了长期带电试验回路并分析了回路中设备的选取方法,最后对±550 kV直流GIS开展了实际试验,验证了所提±550 kV直流GIS长期带电试验回路的可行性,为后续进一步开展直流GIS在全工况下长期运行时的相关性能研究工作奠定了坚实的基础。

关键词： ±550 kV 直流GIS 长期带电试验试验方案试验回路

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深部矿井煤炭−地热协同开采系统研究

煤炭科学技术 2024年第3期52卷 87-94页

作者：刘琪苏伟张瑞瑛李延朋冯绪杨亮中煤西安设计工程有限责任公司陕西西安710054

在煤炭资源深部开采趋势下,矿井高温热害问题日益严重,引起矿井高温热害的热源实质为可持续利用的地热能,在进行煤炭开采的同时将深部矿井地热能提取并进行资源化利用,是建设绿色矿山、降低矿井碳排放的创新途径。总结了国内外深部矿产... 详细信息

在煤炭资源深部开采趋势下,矿井高温热害问题日益严重,引起矿井高温热害的热源实质为可持续利用的地热能,在进行煤炭开采的同时将深部矿井地热能提取并进行资源化利用,是建设绿色矿山、降低矿井碳排放的创新途径。总结了国内外深部矿产和地热能共采现状,从工艺流程和关键设备方面分析了煤炭−地热协同开采的可行性,最终提出一种煤炭−地热协同开采系统。该系统总体采用闭式循环,包括地面热能利用系统和井下取热系统,通过在预采煤层水平钻孔并布置同轴套管换热器提取煤层地热能,并由地面热泵机组将从井下开采的低品位地热能进行利用。秉承“先采热、后回采”的时间和空间协同原则,预先在回采工作面前向划分采热工作面,提出顺序采热、交替采热2种模式,确保采热过程对采煤过程无干扰。分析了空间协同设计、煤层钻孔、高效采热和智能监控调控等关键技术,对煤炭开采和地热能提取进行井下空间协同设计,提出基于煤层注水的同轴套管换热器布置工艺,使用快捷装配式同轴套管换热器可进行多种组合实现高效采热,构建智能监控调控平台并提出相关优化模型,构建取热量计算模型,提出智能控制采热方式。简化煤系地层传热过程,构建煤层采热传热模型,可根据回采工作面实际情况和出口风流参数对回采工作面采热能力进行计算评估。根据煤层采热传热模型,分析得出煤层初始温度、煤炭运输量、回采工作面出口风流温度、风流含湿量变化量是决定煤层采热量的关键参数。定义回采工作面风流含湿量不变且回采工作面出口风流等效温度不高于28℃时的采热量为煤层最大采热量。系统的应用将会使深部矿井热害资源化,不仅解决了煤炭开采热害问题,而且实现了深部矿井地热能综合利用。

关键词：矿井热害防治地热能利用煤热共采同轴套管换热

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灯泡贯流式水轮机增减负荷动态特性分析

农业工程学报 2024年第5期40卷 99-108,F0003页

作者：赵亚萍赵晨秦笛舸郑小波郭鹏程西安理工大学水利水电学院西安710048 西电智慧能源科技有限责任公司西安710075

水轮机频繁经历变负荷工况转换过程,使得机组在较短时间内工作参数急剧变化,严重影响电站稳定运行。该研究以某贯流式水轮机为研究对象,在考虑自由液面和水体重力的情况下,采用动网格技术对贯流式水轮机相同出力范围下的减、增负荷过渡... 详细信息

水轮机频繁经历变负荷工况转换过程,使得机组在较短时间内工作参数急剧变化,严重影响电站稳定运行。该研究以某贯流式水轮机为研究对象,在考虑自由液面和水体重力的情况下,采用动网格技术对贯流式水轮机相同出力范围下的减、增负荷过渡过程的动态特性进行分析。研究结果表明:由于增负荷和减负荷过渡过程的起始工况导致起始流动状态不同,因此在相同出力时,机组内的流动分布不同,减负荷过程尾水管内的涡流面积及强度明显小于增负荷工况,且尾水管涡带尺度也明显小于增负荷过程;相比于增负荷过程,减负荷过程中转轮叶片大范围的低压区极易引发空化;机组内的水压力脉动主要以尾水管涡带引起的0.1f_n(f_n为转频)低频压力脉动和转轮的旋转引起3f_n的高频压力脉动为主,增负荷过程的压力脉动幅值明显大于减负荷过程,两种压力脉动共同作用,使得贯流式水轮机主要振动区域集中于转轮。研究结果对贯流式水轮机的设计与运行具有一定的指导意义。

关键词：数值模拟振动压力脉动增减负荷过渡过程涡带水轮机

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一起隔离开关传动机构失效原因分析及改进

高压电器 2024年第8期60卷 269-274,292页

作者：刘伟杰赵军亮西安西电高压开关操动机构有限责任公司西安710077

结合一起某电网变电站工程用252 kV GIS隔离开关传动机构锥齿轮和锥齿轮轴部位的传动键被剪断造成的传动失效故障,此故障部位所用的平键为GB1096A型4×4×10键。为了深入分析原因,将现场发生故障返厂传动机构的锥齿轮、传动轴和断裂的... 详细信息

结合一起某电网变电站工程用252 kV GIS隔离开关传动机构锥齿轮和锥齿轮轴部位的传动键被剪断造成的传动失效故障,此故障部位所用的平键为GB1096A型4×4×10键。为了深入分析原因,将现场发生故障返厂传动机构的锥齿轮、传动轴和断裂的平键在厂内进行了材质、硬度的检查。并从设计、装配方面进行分析,找出了引发故障的原因,制定了相应的解决措施,消除了此类问题存在的安全隐患,为后续此产品的生产、提高电网可靠运行、减少电网投运事故率奠定了基础。

关键词：隔离开关传动失效原因分析优化改进

双动自能式灭弧室静侧传动系统动力学仿真与优化

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高压电器 2024年第4期60卷 155-164页

作者：赖颖东林志军张俊钟国思赵昌润广东电网有限责任公司江门供电局广东江门529000 西安西电开关电气有限公司西安710077

在高压断路器分闸与合闸过程中,静侧传动系统的强度直接影响产品的机械寿命,550 k V断路器与以往的产品相比,提高了电压等级,意味着更难满足机械寿命要求,因此需要更加准确地预测和提高静侧传动系统的结构强度以保证寿命要求。文中建立... 详细信息

在高压断路器分闸与合闸过程中,静侧传动系统的强度直接影响产品的机械寿命,550 k V断路器与以往的产品相比,提高了电压等级,意味着更难满足机械寿命要求,因此需要更加准确地预测和提高静侧传动系统的结构强度以保证寿命要求。文中建立了双动自能式灭弧室静侧传动系统的柔性瞬态动力学模型,该模型基于Hypermesh进行前处理,并利用Ls-dyna进行了瞬态动力学仿真求解。在分析过程中运用了显示算法,充分考虑了网格类型、接触类型、间隙、碰撞冲击等因素的影响。应力仿真结果表明:不同速度工况下,分合闸操作过程中关键零部件存在高应力风险,文中以拉杆销为例,列出了其高应力分布图以及应力时域曲线,峰值应力达到了约380 MPa,存在优化的空间。同时还输出了零部件之间的接触力,速度曲线,以及系统能量等结果,这些仿真结果表明:接触力大小和方向以及速度变化均符合实际运动趋势,沙漏能始终未超过内能峰值的5%,接触未发生明显的滑移和穿透,这些结果确保了仿真分析的合理性。随后针对高应力区域进行了设计方案优化并和原方案进行了仿真对比。对比结果表明:各个风险点的峰值应力明显降低,横梁、导轨、小垫片上的风险点应力下降比例最高可达到50%,优化效果明显。对优化方案进行了疲劳寿命分析,寿命结果表明:关键零部件的应力风险点可以达到10 000次以上。最终进行了机械寿命实验,实验结果表明:优化方案能够满足万次机械寿命的实验要求且未发生过度磨损,验证了仿真结果以及优化设计的有效性。

关键词：高压断路器瞬态动力学显示算法静侧传动系统优化设计

真空灭弧室CuCr触头抗电弧烧蚀和抗熔焊研究与改进

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高压电器 2024年第8期60卷 1-10,28页

作者：赵启韩金儒刘伟张延超中国西电电气股份有限公司西安710000 西安西电高压开关有限责任公司西安710000

CuCr触头材料的抗烧蚀和抗熔焊性是影响真空灭弧室寿命的重要因素。文中以CuCr触头材料在真空电弧下的烧蚀为立足点,对烧蚀过程和机理进行叙述,并从CuCr触头的微观组织以及真空灭弧室的磁场类型论述影响CuCr触头烧蚀的相关机理。同时指... 详细信息

CuCr触头材料的抗烧蚀和抗熔焊性是影响真空灭弧室寿命的重要因素。文中以CuCr触头材料在真空电弧下的烧蚀为立足点,对烧蚀过程和机理进行叙述,并从CuCr触头的微观组织以及真空灭弧室的磁场类型论述影响CuCr触头烧蚀的相关机理。同时指出抗熔焊性能与触头材料的抗拉以及热导率等因素有关。最后从表面改性和合金化角度总结了提高触头抗烧蚀的研究进展,并总结改进触头抗烧蚀性能的研究方向。

关键词： CuCr触头材料真空灭弧室抗电弧烧蚀性抗熔焊性磁场类型表面改性合金化

高粗糙度NiCrB打底层对陶瓷颗粒增强聚合物基复合涂层性能的影响

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表面技术 2024年第5期53卷 205-213页

作者：郎梼刘刚何伟焕李勇刘加将四川华能康定水电有限责任公司成都610041 西安热工研究院有限公司西安710054

目的提高水电装备过流部件表面聚合物基复合抗空蚀涂层与碳钢基材的结合强度,解决因聚合物涂层局部分层,使得水进入聚合物涂层与碳钢界面,引起碳钢快速氧化膨胀,导致涂层快速剥落的难题。方法采用电弧喷涂技术在碳钢基材表面制备NiCrB... 详细信息

目的提高水电装备过流部件表面聚合物基复合抗空蚀涂层与碳钢基材的结合强度,解决因聚合物涂层局部分层,使得水进入聚合物涂层与碳钢界面,引起碳钢快速氧化膨胀,导致涂层快速剥落的难题。方法采用电弧喷涂技术在碳钢基材表面制备NiCrB高粗糙度耐腐蚀打底层,然后在其上涂覆聚氨酯基复合涂层。通过激光共聚焦显微镜、扫描电镜,以及结合强度测试、电化学测试和中性盐雾测试,分别表征打底层的表面形貌、致密度,并评价打底层对聚氨酯基复合结合强度和防腐蚀性能的影响。结果通过调控参数,在NiCrB打底层表面形成由熔滴气化后沉积形成的规则排布凸起颗粒,涂层的表面粗糙度相较于常规热喷涂涂层得到显著提高,在Ra 10.95~37.24μm内可有效调控,且涂层的孔隙率均低于1.5%。添加高粗糙度致密NiCrB打底层后,聚氨酯基复合涂层的结合强度由13.6 MPa升至30.5 MPa。在基体添加NiCrB打底层后,其开路电位由−0.73 V升至−0.54 V,腐蚀电位(***)由−0.76 V升至−0.58 V,电荷转移电阻由1729Ω·cm^(2)升至8425Ω·cm^(2)。在上层聚合物涂层破损的情况下,带有NiCrB打底层的样品在接受300 h中性盐雾测试后无明显锈点,相较于无打底层样品,其盐雾腐蚀寿命提高了11倍以上。结论通过电弧喷涂NiCrB打底层可以在较大范围内实现表面粗糙度的调控,打底层的高粗糙度显著提升了聚合物基复合涂层的结合强度,打底层优异的耐腐蚀性能显著提升了聚合物基复合涂层的长效耐腐蚀性能,保障了水力过流部件的长效服役。

关键词：镍基打底层电弧喷涂高粗糙度高结合强度耐腐蚀性能