回汽技术在船舶换向中的应用研究

船舶蒸汽动力装置中设置的倒车汽轮机,一般情况下只在船舶倒车工况时工作.为了克服船舶换向过程中锅炉超压的问题,应充分利用倒车汽轮机和回汽控制技术.本文以大型船舶蒸汽动力装置为研究对象,通过机理分析建立其数学模型,提出一种具有回汽控制的机炉协调控制方案,并对换向过程进行动态仿真.仿真结果表明使用回汽控制的机炉协调控制方式的主蒸汽压力偏差相对于不使用回汽控制的协调控制方式减小了1%,主蒸汽压力更稳定.可以得到结论,使用具有回汽控制的机炉协调控制方式可以解决换向过程中锅炉超压的问题.     

回汽技术在船舶换向中的应用研究

船舶蒸汽动力装置中设置的倒车汽轮机,一般情况下只在船舶倒车工况时工作。为了克服船舶换向过程中锅炉超压的问题,应充分利用倒车汽轮机和回汽控制技术。本文以大型船舶蒸汽动力装置为研究对象,通过机理分析建立其数学模型,提出一种具有回汽控制的机炉协调控制方案,并对换向过程进行动态仿真。仿真结果表明使用回汽控制的机炉协调控制方式的主蒸汽压力偏差相对于不使用回汽控制的协调控制方式减小了1%,主蒸汽压力更稳定。可以得到结论,使用具有回汽控制的机炉协调控制方式可以解决换向过程中锅炉超压的问题。     

船舶回汽制动对主蒸汽系统运行特性的影响

基于实际船舶蒸汽动力系统运行机制,解析船舶回汽制动过程,利用CFD方法计算正车工况下主蒸汽系统管路速度场和压力场的稳态分布规律;拟合并引入基于二次程序开发的正倒车回汽流量模型作为动态计算边界条件,动态计算分析回汽制动过程蒸汽流量变化对主蒸汽系统的影响。结果表明,在回汽制动过程中,蒸汽分配箱、正车供汽管及倒车供汽管的最大压降满足主汽轮机操作规范要求。     

蒸汽动力装置回汽制动工况下倒车级动叶安全性分析

针对蒸汽动力船舶回汽制动工况下倒车汽轮机叶片的运行安全性问题,通过回汽制动工况下倒车汽轮机的变工况工作过程分析,建立回汽制动工况下倒车级动叶的弯曲应力模型,并基于Matlab-Simulink环境,建立倒车级动叶的弯曲应力的仿真模型。仿真结果表明,回汽制动工况下,采用理想制动策略时倒车级第二级动叶的弯曲应力会超过安全许用值,导致倒车汽轮机的损坏,影响蒸汽动力装置的安全运行,因此需对倒车汽轮机进汽阀开启的时机及幅度进行限制。     

蒸汽动力装置回汽制动工况下倒车级动叶安全性分析

针对蒸汽动力船舶回汽制动工况下倒车汽轮机叶片的运行安全性问题,通过回汽制动工况下倒车汽轮机的变工况工作过程分析,建立回汽制动工况下倒车级动叶的弯曲应力模型,并基于Matlab-Simulink环境,建立倒车级动叶的弯曲应力的仿真模型.仿真结果表明,回汽制动工况下,采用理想制动策略时倒车级第二级动叶的弯曲应力会超过安全许用值,导致倒车汽轮机的损坏,影响蒸汽动力装置的安全运行,因此需对倒车汽轮机进汽阀开启的时机及幅度进行限制.     

蒸汽浸没射流与凝结数值仿真分析

[目的]船用蒸汽动力系统进行蒸汽排放时,蒸汽射流冷凝是一个常见的物理过程。为了充分掌握此类开放空间纯蒸汽浸没射流的基础物理现象,采用Mixture两相流模型开展CFD仿真研究。[方法]基于实验结果对传热关系式进行修正,以汽相体积份额为0.95作为度量汽羽长度的临界分数,对比分析不同凝水温度和进口压力条件下浸没射流冷凝汽羽的空间分布、速度场、温度场及压力场分布特性。[结果]仿真结果表明:不同的进口条件将影响浸没射流冷凝汽羽的形态;在稳定的浸没射流冷凝过程中,汽羽核心区呈现出相对低温的状态,汽羽轴向的压力分布呈现出波动状态;验证了汽羽内部膨胀—压缩波的存在性,且随着蒸汽进口压力的增加,膨胀—压缩波的波动振幅和空间范围也随之增加。[结论]研究成果可为蒸汽射流冷凝的优化设计提供参考。     

舰船蒸汽动力装置热线图分析

本文分析计算了某舰船蒸汽动力装置单元的系统■效率和各设备单元的■效率及其■损系数。和陆上蒸汽动力系统一样，舰船锅炉是蒸气动力系统■损失最大的部位。分析表明，在舰船具体条件下，适当布置烟道尾部受热面并采用主机一级撤汽补充低压汽网，对提高系统■效率有所助益。     

舰船蒸汽动力装置热线图Yong分析

本文分析计算了某舰船蒸汽动力装置单元的系统Ｙｏｎｇ效率和各设备单元的Ｙｏｎｇ效率及其Ｙｏｎｇ损系数。和陆上蒸汽动力系统一样，舰船锅炉是蒸气动力系统Ｙｏｎｇ损失最大的部位。分析表明，在舰船具体条件下，适当布置烟道尾部受热面并采用主机一级撒汽补充低压汽网，对提高系统Ｙｏｎｇ效率有所助益。     

高压差大流量蒸汽阀流量数值计算方法

在可压缩流体的流量常用计算公式的基础上,结合蒸汽阀流量特性和数值仿真计算的特点,确定了喷管流量计算公式和临界压差系数相结合的蒸汽阀流量数值计算方法。流量公式修正后,该蒸汽热力系统蒸汽阀后集汽箱压力变化的仿真结果与实测水平比较接近,确认了该蒸汽阀流量数值计算方法的合理性,该方法可为后续工程设计提供参考。     

汽力装置回汽制动工况下主冷凝器进汽温度模型

针对蒸汽动力船舶回汽制动工况下主冷凝器的运行安全问题,通过回汽制动工况下主冷凝器的运行状态分析,建立回汽制动工况下主冷凝器进汽温度模型,并基于Matlab/Simulink环境,建立主冷凝器进汽温度的仿真模型。仿真结果表明,回汽制动工况下,采用理想制动策略时主冷凝器进汽温度会超过允许值,导致主冷凝器的损坏,影响蒸汽动力装置的安全运行,因此需对倒车汽轮机回汽时机进行限制。     

船用蒸汽冷却器建模与仿真

船用蒸汽冷却器是直流锅炉蒸汽动力装置的重要设备.在启停与低功率运行工况下能保证蒸汽动力装置的安全.针对船用蒸汽冷却器控制系统的建模应用,介绍了1种简化的蒸汽冷却器数学模型,为蒸汽冷却器控制系统的设计提供了仿真验证对象.采用VC++6.0编制了仿真程序,利用龙格库塔法对数学模型进行解算.对数学模型进行仿真试验和理论分析,...     

基于数字孪生的舰船蒸汽动力总体模型框架研究

[目的]为了实现舰船蒸汽动力系统的数字化、网络化和智能化,提出一种总体数字孪生模型应用体系。[方法]从物理对象、过程要素、生命周期及虚拟空间这4个维度,提出基于数字孪生的舰船蒸汽动力系统总体“四维思想模型”,并创建总体全生命周期的“五阶体系模型”,涵盖概念论证、系统设计、总装建造、试验试航及运维保障这5个典型的阶段。通过引入大数据、物联网、云计算、人工智能和基于模型的系统工程等先进技术,形成由物理层、接口层、数据层、模型层、调度层、功能层及应用层组成的舰船蒸汽动力系统总体数字孪生“7层架构模型”。[结果]舰船蒸汽动力系统虚拟设计分析及试验平台的验证结果表明,数字孪生体系框架可以有效支撑系统方案设计、操作运行分析及试验方案评估,从而实现舰船全生命周期中物理空间与虚拟空间的交互协同。[结论]研究成果可为舰船蒸汽动力系统的总体数字化设计提供参考。     

增压锅炉与涡轮增压机组匹配特性仿真分析

考虑涡轮增压机组与增压锅炉的配合工作关系,基于热能动力系统通用仿真平台SimuWorks,解决了烟气涡轮和压气机的流体网络解算问题,开发了增压机组与增压锅炉两者联合工作的仿真模型,通过实验数据验证了仿真模型的正确性,在此基础上研究分析了环境温度和锅炉负荷变化等对增压锅炉与涡轮增压机组的稳动态匹配特性的影响.计算结果表明,机组加速动态过程辅助汽轮机需补充的功率远大于稳态工况的功率平衡计算值.本文的仿真结果可为涡轮增压机组与增压锅炉的匹配设计提供参考.     

舰用蒸汽动力装置凝给水系统仿真平台设计

针对现有仿真分析手段未考虑除氧水泄漏、给水卸载管路泄漏等因素以及这两个因素与系统其它因素耦合后对凝给水系统运行性能的影响，无法用于某型舰动力装置长期存在的典型性能故障原因分析及处置对策研究的问题，在综合分析舰用蒸汽动力装置工作原理的基础上，运用模块化建模思想设计并建立了能够考虑更多因素、仿真范围更加完整的凝给水系统动态特性仿真平台，最后分别以凝给水系统稳态过程特性仿真，锅炉正常升负荷过程凝给水系统动态特性仿真，以及凝水泵启动过程特性仿真为例，验证了仿真平台功能性能的完备性与正确性。     

船用蒸汽发生器给水控制系统仿真试验平台的设计与实现

针对船用汽轮给水泵转速控制系统中自能源进汽调节阀改为电动进汽调节阀的改进方案,设计并实现了一种船用蒸汽发生器给水控制系统仿真试验平台,建立了船用蒸汽发生器给水控制系统数学模型,包括蒸汽发生器数学模型、汽轮给水泵数学模型、给水管道及给水调节阀数学模型,设计了蒸汽发生器水位控制器以及汽轮给水泵转速控制器,通过与模拟机仿真结果比较验证了仿真试验平台的有效性.     

蒸汽动力系统在不同工况下的凝水分配协调性分析

[目的]为满足蒸汽动力系统在不同工况下的使用要求,需开展凝水分配协调性分析和管路优化设计。[方法]基于Flowmaster仿真计算软件,建立凝水系统的管网仿真模型,分析低工况和高工况下的凝水系统压力和流量分配情况,并相应提出降低水柜安装高度和调整系统管路连接方式这2种优化设计方案。[结果]计算结果表明:在低工况下,当凝水系统中节流阀开度30%、循环阀开度45%时,储水量最大为0.128(归一化处理结果),当节流阀开度小于13%时,凝水系统将无法实现储水功能;在高工况下,当凝水系统中节流阀开度90%、循环阀开度18%时,储水量最大为0.404,且凝水系统的分配协调性更好;2种优化设计方案均可有效改善低工况下凝水系统的分配协调性。[结论]研究成果可为实船凝水系统的管路优化设计提供参考。     

基于优化功率分配的光伏混合储能系统能量管理策略

[目的]针对舰船移动平台光伏系统的输出功率不稳定问题和负载突加/突卸所导致的功率波动问题,提出基于优化功率分配的光伏混合储能系统能量管理策略。[方法]针对传统限值管理方法的不足,根据超级电容荷电状态所在的不同分区自适应调整滤波时间常数,从而实现混合储能系统功率的优化分配,同时分析各个变换器的控制策略和工作模式。[结果]Matlab仿真结果和工程测试结果表明:该能量管理方案和变换器控制策略可以有效地改善混合储能系统的过充或过放问题,不仅可以保证直流母线电压的稳定性,还可以提高系统的动态响应性和协调性。[结论]研究成果可为移动平台光伏系统的能量管理提供参考。     

Fault diagnosis of steam power system based on convolutional neural network北大核心CSCD

[Objectives]In order to improve the fault diagnosis level of marine power systems, this paper studies the real-time fault diagnosis of a marine supercharged boiler based on a convolutional neural network (CNN).[Methods]First, the simulation program of the marine supercharged boiler is developed based on the GSE platform, and the simulation fault data is obtained. The fault diagnosis model of the boiler is then established using the CNN method. Next, through the change trends of temperature, flow and other parameters, combined with a priori knowledge and the machine learning method, fault identification is carried out. Lastly, the performance of the method is evaluated against criteria such as confusion matrix and accuracy. [Results]According to the comparison results between the feature extracted dataset and the original dataset, the stability of the model output results and the generalization ability of the model are optimized and improved, with an overall fault classification accuracy reaching 99.53%.[Conclusion]The results of this study can provide valuable references for the intelligent monitoring of marine power systems. © 2022 Chinese Medical Journals Publishing House Co.Ltd. All rights reserved.     

舰船动力系统数字孪生技术体系研究

[目的]为了实现数字孪生技术在舰船动力系统中的应用,针对舰船动力系统集成度高、全寿期研制特点,梳理在动力系统研制中应用数字孪生技术的技术路线。[方法]利用数字孪生技术的虚实融合与实时交互、迭代运行与优化、全要素与全流程数据驱动等优势,开展符合动力系统研制特点的数字孪生技术体系研究。[结果]经研究,构建了舰船动力系统中应用数字孪生的技术体系,包括规范、平台构建、关键技术、数字孪生体建设、集成验证与示范应用。[结论]研究成果可为舰船动力系统数字孪生技术示范应用及实践提供参考。