超临界二氧化碳涡轮发电机的设计及应用探讨

本文主要对超临界二氧化碳的物性特点及使用超临界二氧化碳为工质的涡轮发电机技术进行概述,提出基于超临界二氧化碳为工质的涡轮机设计的主要技术难点,包括涡轮设计、动密封设计、润滑设计及冷却设计,并在此基础上设计了涡轮机通过联轴器拖动高速发电机的组合原理样机;最后分别在氮吹试验台、超临界二氧化碳布雷顿热力循环系统上对涡轮发电机进行2种工质下的气吹试验,功率分别达到了12.6 k W和5.8 k W;通过试验证实了超临界二氧化碳涡轮发电机技术上的可行性,并为此种技术在船舶上的应用指明了方向。     

超临界二氧化碳涡轮发电在船舶余热利用上的技术分析

船舶动力技术水平关系到国家经济发展与军事安全,其中实现其发动机排气余热高效利用是一项关键技术.船舶具有多种余热利用的途径,现代船舶对于电能的需求越来越大,利用余热进行发电具有前景.超临界二氧化碳具有良好的密度和流动特性,可在中低温区实现高效的涡轮机械作功,相比温差发电或燃气轮机发电具有明确的效率优势.本文对比分析了超临界二氧化碳涡轮发电的发展现状和关键技术,并针对船舶参数开展30 kW级超临界二氧化碳涡轮发电机的研制,在氮吹试验中实现了36 kW/36.5 kr/min的功率输出,可进一步验证并推进超临界二氧化碳涡轮发电在船舶余热利用上的发展.     

超临界二氧化碳涡轮发电在船舶余热利用上的技术分析

船舶动力技术水平关系到国家经济发展与军事安全,其中实现其发动机排气余热高效利用是一项关键技术。船舶具有多种余热利用的途径,现代船舶对于电能的需求越来越大,利用余热进行发电具有前景。超临界二氧化碳具有良好的密度和流动特性,可在中低温区实现高效的涡轮机械作功,相比温差发电或燃气轮机发电具有明确的效率优势。本文对比分析了超临界二氧化碳涡轮发电的发展现状和关键技术,并针对船舶参数开展30 kW级超临界二氧化碳涡轮发电机的研制,在氮吹试验中实现了36 kW/36.5 kr/min的功率输出,可进一步验证并推进超临界二氧化碳涡轮发电在船舶余热利用上的发展。     

涡轮发电机的废热回收利用系统研究与设计

在船舶航运业,涡轮发电机系统一直都是整个船舶能源系统的重要组成部分,而其产生的废热往往包含了大量热能,通过设计废热回收系统,可以对这部分能源进行有效的利用。本文从有机朗肯循环的角度对船舶废热系统进行了热力学分析,并建立循环工质的温度平衡方程;结合单片机和自动PID控制理论,设计一种高效的涡轮发电机废热回收系统。     

新型两用发电机

英国索拉尔吉恩公司新近推出一种太阳能及燃气涡轮两用发电机,为解决发展中国家一些边远地区的缺电问题提供了一种新选择。新型发电机主要通过占地800平方米的抛物形反射罩阵列将太阳光反射至30米高的收集塔,以产生热能驱动系统的燃气涡轮机。整个发电机组面积仅为1.5米见方,其中的涡轮机只有普通酒瓶大小,每分钟转速可达9万转。它通过与一个交流发电装置相连来最终产生电力。新型涡     

国外超临界二氧化碳循环发电技术发展及应用前景

超临界二氧化碳循环发电技术由于效率高、结构紧凑等优点,近年来得到快速发展。本文分析了超临界二氧化碳循环关键技术及难点,综述了美国海军和工业部门在这一领域的主要研制项目和进展现状,并阐述了超临界二氧化碳循环发电技术在舰船及民用领域的应用前景。     

基于集成高效热能发电系统的船舶Attained EEDI及燃油消耗量分析

为满足国际海事组织(IMO)关于船舶能效设计指数(energy efficiency design index,EEDI)的强制要求,各国已开始探索高效热能发电技术在船舶能源系统中的集成和应用,以期通过对船舶主动力装置余热进行回收利用,实现降低EEDI、减少燃油消耗量和控制废气排放量的目标。论文以超临界二氧化碳布雷顿循环(S-CO_2 Brayton cycle,S-CO_2 BC)发电系统、有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)余热发电系统、卡琳娜循环(Kalina cycle,KC)余热发电系统和动力涡轮(power turbine,PT)余热发电系统为具体研究对象,分别就单一新型动力循环发电系统和组合型高效热能发电系统在某型2500TEU支线集装箱船中集成,对船舶达到的能效设计指数(attained EEDI)和燃油消耗量折减进行计算分析。结果表明:采用超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统取代1台船舶辅机,并与有机朗肯循环、卡琳娜循环及动力涡轮等新型动力循环余热发电系统构成组合型高效热能余热发电系统技术方案,可实现船舶达到的能效设计指数EA与没有应用任何高效热能发电系统技术方案的指数相比下降33.28%;单一应用有机朗肯循环余热发电技术对减少船舶燃油消耗量的贡献显著,燃油节省率可达到5.99%。这项研究工作可为在船舶上集成应用高效热能发电技术提供理论参考依据。     

船舶烟气S-CO_2布雷顿循环稳态热力学优化

主机烟气余热进行循环再利用是船舶绿色化的重要技术实现途径,其核心环节在于采用适宜的热力学循环系统实现烟气输入热功到涡轮输出轴功之间的高效能量转换。在简述超临界二氧化碳(S-CO_2)布雷顿热力学循环系统基本原理和技术特点的基础上,根据换热器、涡轮机和压缩机等系统核心组成设备的数学模型,在Fortran软件环境中建立以系统热效率为目标优化函数的再压缩式循环结构的稳态运行效率数值计算仿真模型,分别针对循环压比、回热器总换热系数、分流系数等参数对系统循环热效率的影响问题进行算例分析。结果表明:在2.10～2.45的压比范围内,不同工况条件下均存在全局最优分流系数使得热效率最大化。船舶热能动力循环发电系统最优运行工况分析中,在涡轮机入口温度500℃、压缩机入口温度35℃下,存在最优分流系数为0.39,对应的循环压比为2.37,循环热效率为32.15%。     

涡轮机械用行星齿轮增速减速器

1.导言近年来,装置的发展趋势为小型轻量化,因此涡轮机械也逐年趋于高速。随着涡轮机械的高速化,要求增速减速器所用的齿轮周速日益增高,这就产生了各种各样的困难和问题。与平行轴齿轮相比,行星齿轮增速减速器的结构更紧凑,相对周速更小,由于这些优点,对其在涡轮机械上的应用进行了开发。在涡轮机械上应用行星齿轮的例子很多。如在以燃气轮机、膨胀涡轮机、蒸汽轮机作为驱动源的发电机上行星齿轮是用来作为减速器,而以电动机为驱动源的压缩机上则用来作为增     

运输船舶的自然制冷工质应用前景分析

论述了制冷剂替代背景及国内外自然工质替代工作的进展,着重从氨、丙烷、二氧化碳三类制冷剂的热物性、安全性及设备技术等方面对其在运输船舶制冷空调领域内的应用及发展趋势进行了分析,并提出有关我国运输船舶的自然工质替代策略.     

上层建筑薄板焊接变形控制研究

本文以舰船上层建筑结构手工间断焊接产生的变形作为衡量依据，通过热弹塑性有限元分析方法分别进行CO2气体保护焊与手工间断焊的仿真分析,对CO2气体保护焊采用不同的焊接参数、焊接顺序等多方案进行模拟计算，明确两者焊接变形相当时的CO2气体保护焊最佳焊接工艺参数，最后通过实物模型进行了验证。本研究成果已提交给舰船制造厂，作为其制定合理的CO2气体保护焊焊接工艺参数的依据，并全面应用于舰船建造。     

基于双同步坐标的无刷双馈轴带发电控制系统

航运业的碳氮排放在全球排放中占较大比例,充分利用推进主机的剩余动力进行轴带发电,既可以减少碳氮的排放,又有助于提高燃料的利用效率。无刷双馈轴带发电系统摆脱了同步发电机型轴发的全功率变换器要求和有刷双馈型轴发维护要求高、安全性差的缺点。本文在dq0模型的基础上,通过双同步模型建立了针对功率绕组的磁场定向矢量控制方法,并设计了独立和并网发电两种运行模式下的控制策略。通过仿真和物理实验证明了建模方法和控制策略的有效性和可行性。     

基于Matlab/Simulink的低功率汽轮发电机组系统仿真研究

针对一种低功率汽轮发电机组进行仿真研究，建立了汽轮机、发电机、冷凝器等设备以及水和水蒸汽热力计算的数学模型，建模以单通道、一维集总参数模型为基础，仿真模型的建立基于Matlab7．0／Simulink6．0。针对汽轮机甩负荷、冷凝器常见故障以及外部蒸汽机动性变化时汽发电机组的准稳态特性进行了仿真计算。计算结果表明，所得到的结论基本符合理论分析及现有的科技资料。论文的目的是希望建立一个能够描述低功率汽轮发电机组基本热力特性的仿真模型，展开系统的准稳态及动态特性等基础性研究工作，为热力系统的定量化设计提供分析手段。     

潜艇密闭舱室二氧化碳清除措施探析

二氧化碳是潜艇舱室的主要有害气体，主要由人员呼吸产生。介绍了潜艇密闭舱室二氧化碳的几种清除措施的原理和优缺点，分析了国外潜艇二氧化碳清除技术的发展过程、最新技术和未来发展趋势。     

艇用氢氧化锂药粒回收技术研究

研究了将艇用氢氧化锂罐的回收废料——碳酸锂和少量未反应的氢氧化锂转化为一水氢氧化锂的技术途径,从而达到氢氧化锂废料回收再利用的目的。研究了将废料中的碳酸锂和未反应的氢氧化锂分离,然后利用苛化法将碳酸锂转化为一水氢氧化锂的制备工艺,制得的一水氢氧化锂,经造粒、烘干所得的氢氧化锂药粒的技术性能,无论在二氧化碳吸收速率方面,还是在单位质量二氧化碳吸收量方面,都与由氢氧化锂原材料制得的药粒相当。     

论国际海运碳减排立法趋势及我国之对策

通过立法来规制国际海运产生的碳排放已成为包括IMO、欧盟在内的政府间国际组织及有关国家减少二氧化碳排放,应对气候变化的重要手段。有必要对目前影响较大的国际海运碳减排立法情况进行梳理,并据此提出我国的应对策略。     

基于频谱分析的汽轮发电机组振源诊断

采用频谱分析技术对某型船用汽轮发电机组进行振源诊断。分析结果表明汽轮机的振动对整个机组有较大影响,指出机组轴系的不对中和轴系动平衡的变化是产生低频特征频率的主要原因。对部分特征频率的传递路径进行分析并给出改进建议。     

汽轮发电机后轴承座渗油原因分析与处理措施

汽轮发电机在运行期间出现了后轴承座冒油气以及滑油渗出现象.对冒油气以及滑油渗出的原因分析表明,高温下滑油的挥发性以及发电机旋转整流装置的鼓风机效应是导致上述现象产生的主要因素.提出3种改进措施,结合改进效果以及工程实施难度,选取了增加抽气孔方案作为最终处理措施.机组在完成改进后冒油气与渗油现象基本消失.     

考虑汽缸效率变化的船舶汽轮发电机组建模与零动态控制设计

船舶汽轮发电机组的运行环境和调节需求异于陆地电厂。针对机组在负荷扰动后的稳定需求,以陆用汽发机组典型数学模型为基础,建立了考虑汽缸效率变化的船用机组汽阀、锅炉协调控制模型,以转速、主汽压为目标状态量设计了零动态控制律,并通过PSCAD软件仿真验证。结果表明,相较于传统PID控制,所设计的控制律能有效降低状态量与设计值的偏差,有利于机组在负荷扰动后恢复稳定。