竖轴潮流能水轮机试验平台设计及工作性能测试

针对竖轴潮流能水轮机工作性能的研究,文中采用搭建试验试验平台方法,以竖轴潮流能水轮机为研究对象,在波流循环水槽中进行试验。试验平台主要包括数据采集及控制系统,其具体为:伺服电机、转矩转速传感器、数据采集及处理系统。通过此试验系统,可获取转速、转矩等参数,从而对水轮机的工作性能开展研究。     

燃气向心透平的非定常流动特性研究

以燃气为工质的向心透平常用于微型燃气轮机系统中,有着重要的工程应用价值。本研究关注燃气向心透平的非定常流动特性,基于一台功率等级为1MW,转速为30000rpm的燃气向心透平,首先进行了热力设计,得到了其关键位置的燃气工质热力参数及透平的模型尺寸。其次基于三维粘性数值模拟计算的方法,采用SST k-ω湍流模型及六面体结构化网格在商用软件CFX中对燃气向心透平进行了定常与非定常气动计算,详细分析了其气动特性及非定常流动状况。最终,分析了这一燃气向心透平的非定常气流激振力在时域及频域分布,并准确评估了其流量、扭矩、功率及效率等关键参数。     

燃气向心透平的非定常流动特性

对微型燃气轮机系统中常用的燃气向心透平的非定常流动特性进行分析。基于一台功率等级为1 MW、转速为30 000 r/min的燃气向心透平进行热力设计,得到其关键位置的燃气工质热力参数和透平的模型尺寸。基于三维黏性数值模拟计算的方法,在商用软件CFX中采用SST k-ω湍流模型和六面体结构化网格对燃气向心透平进行定常和非定常气动计算,详细分析其气动特性和非定常流动状况。分析该燃气向心透平的非定常气流激振力的时域和频域分布,并准确评估其流量、扭矩、功率和效率等关键参数。     

透平货油泵健康监测系统设计与实现

针对透平货油泵容易出故障、维护成本高等问题,设计并开发透平货油泵健康监测系统,实现对设备关键部件的状态监测及报警,以减少故障、降低维护成本。根据可靠性分析结果,清理出透平货油泵系统可能存在的薄弱环节,并实施相应的物理量监测。监测系统将控制系统PLC采集数据、振动数据采集卡采集数据及油液监测采集数据统一到一个监测软件平台中,实现对所有监测变量集中式的数据采集、信号处理、数据分析、特征提取、监测报警、数据存储及历史数据回放等功能。试验结果满足设计需求。     

基于滑移网格的螺旋桨性能分析

为计算螺旋桨定常与非定常水动力性能,采用多重参考系模型,利用Reliable k-ε湍流模型计算定常水动力性能,仿真不同进速下螺旋桨的推力系数、转矩系数与敞水效率,将仿真结果与试验值对比,结果表明,采用多重参考系模型计算的推力系数、转矩系数与敞水效率与试验值吻合较好;以定常计算结果为初始值,采用滑移网格模型计算螺旋桨的非定常水动力性能。相比于定常结果非定常结果,与试验值更加吻合,表明滑移网格模型计算的结果精准度更高,更适合于计算螺旋桨的水动力性能。     

基于结构化网格技术的螺旋桨定常空泡性能数值分析

为了研究定常状态下螺旋桨的敞水性能和空泡性能,采用基于粘流理论的CFD方法开展了系统地计算分析。采用结构化网格方案,将计算区域划分为两个计算区域,内域包含螺旋桨,并将桨叶表面以及桨毂表面的网格进行加密。通过将螺旋桨推力、转矩系数及效率等水动力特性参数的计算值与试验数据进行对比分析,验证了本数值方法的可靠性。利用多相流混合模型计算了螺旋桨的定常空泡性能,并简要分析了不同空泡数下的螺旋桨空泡性能,为以后预报螺旋桨空泡性能提供一种可行方案。     

船舶电力永磁同步推进电机空间电压矢量DTC

为能更好地控制船舶推进电机的动态和静态性能,在传统直接转矩控制的基础上提出基于空间矢量调制的直接转矩控制算法。通过空间矢量控制、磁链控制和转矩控制,介绍空间矢量调制直接转矩控制算法的基本原理;结合船舶永磁同步推进电机的数学模型,在MATLAB/Simulink中建立船舶电力推进系统的仿真模型;结合试验电机参数,对船舶的额定负载起动性能、转速转矩突变及低速性能进行仿真分析。仿真结果表明,基于空间矢量调制的直接转矩控制技术在船舶电力推进系统中具有良好的调速、调矩和低速性能,能很好地满足船舶电力推进系统的需求。通过搭建基于DSP的永磁同步电机直接转矩控制硬件试验平台,进一步验证基于空间电压矢量的直接转矩控制策略的正确性和可行性。     

液压作用下的振荡浮子波能装置物理模型试验设计

波浪能发电装置的研发是海洋工程、机械工程、自动化工程等多学科的综合应用,对于振荡浮子波能发电装置,浮子在波浪和液压系统共同作用下的运动机理仍待深入研究。本文介绍了液压作用下的振荡浮子波能发电装置物理模型试验系统设计,拟通过水工物理模型试验的方法,利用数据采集及控制系统同时监测波浪场、浮子运动、液压系统性能及发电功率输出情况,构建波能发电装置各环节耦合联动的全过程模型。     

基于数字信号处理器的船用异步电机矢量控制方法

为提升船用异步电机的控制性能,提出基于数字信号处理器的船用异步电机矢量控制方法。选取TMS320F28335型单片机,作为船用异步电机矢量控制的数字信号处理器,处理矢量控制的全部数字与算法。设定转速指令值与相应转子磁链值作为矢量控制输入值,依据转速估算值与转速指令值的差值,获取下一指令周期的电磁转矩输入值,电磁转矩输入值与电磁转矩反馈值之差设置为转矩调节器的输入值,获取电压矢量的转矩分量指令值。利用数字信号处理器运行PI控制算法完成转速估计、转矩调节以及磁链调节,实现船用异步电机磁通电流、转速以及转矩的闭环控制。实验结果表明,该方法利用数字信号处理器实现船用异步电机定子电流、转矩与转速的高效控制,船用异步电机在添加负载时,定子电流可在0.5 s内恢复稳定。     

无速度传感器永磁同步电机低脉动直接转矩控制

传统永磁同步电机直接转矩控制系统的定子磁链、电磁转矩脉动较大,这些脉动在影响系统性能的同时,也影响电机参数的辨识精度。为实现永磁同步电机的低脉动无速度传感器直接转矩控制,采用EKF(扩展卡尔曼滤波器)构建电机转速、定子磁链观测器,以实现电机转速等参数的实时在线观测;构建转矩、磁链SMC(滑模控制器)取代传统DTC(直接转矩控制)中的滞环比较器和开关表以降低脉动。结果表明,无速度传感器永磁同步电机低脉动直接转矩控制能有效地降低电机转矩、磁链脉动,改善系统控制性能,同时,能实现永磁同步电机变量的快速、精确观测。     

基于LabVIEW的船舶电力推进系统转速检测设计与开发

电力电子技术和高功率密度器件在船舶领域有着广泛的应用,转速测量的可靠性对于船舶电力系统具有重要的意义。本文设计了一种基于Lab VIEW的船舶电力推进装置转速检测系统,选择东风康明斯3971994 M18*1.5转速传感器和NI USB 6259数据采集卡作为采集系统的前端,通过USB串口通信将数据传送至上位机,利用Lab VIEW的监视和显示功能,对转速进行同步的显示,处理分析和保存。该设计在船舶电力推进监控装置中进行了实际测试,结果表明,该方法检测精度高,可靠性好,人机交互良好,可作为推广应用。     

基于直流电网的异步发电系统控制策略

针对异步直流发电中变转速控制与变转矩控制相结合的新颖综合控制模式,介绍其发电系统的结构、变转速模式特性、转速寻优策略和转矩控制特性并给出具体方法。以柴油机组万有特性为着眼点,提出分级阶跃变转速策略和控制程序流程,通过Matlab/simulink搭建系统模型进行仿真试验以验证变速控制策略的正确性;以异步发电机和变换器为对象,提出基于直接转矩控制策略(DTC)的转矩控制模式,以实现单机直流电压的稳定;最终通过小比例试验验证转矩控制模式实现的可行性。     

模型参考自适应下的永磁同步电机无传感器矢量控制

基于模型参考自适应(MRAS)算法基本原理,研究永磁同步电机转子位置以及转速估算算法,将MRAS算法应用于永磁同步电机无传感器矢量控制系统中.Matlab/Simulink环境下搭建基于MRAS算法的永磁同步电机无传感器矢量控制系统仿真模型,对电机在启动、转速突变以及负载转矩突变的工况进行仿真试验和结果分析,仿真和实验结果验证该控制系统具有良好的控制性能,MRAS算法可以准确估算出电机转子位置以及转速.     

基于滑移网格技术计算螺旋桨水动力性能研究

基于RANS方程的CFD软件数值模拟螺旋桨定常和非定常的水动力性能.定常计算采用多重参考系MRF模型,分别采用标准k-ε的湍流模型,RNG k-ε湍流模型和Reliable k-ε湍流模型模拟在不同进速系数时的推力系数和转矩系数.将模拟的数值结果与试验值相比较,计算结果表明,采用Reliable k-ε湍流模型计算出的推力系数与转矩系数与试验值基本吻合,并以该结果为初始场,通过滑移网格技术,采用单机并行计算螺旋桨非定常水动力性能.相较于定常计算结果更加接近试验值,说明滑移网格技术具有更高的精准度,更加适用于计算螺旋桨的水动力性能.     

永磁涡流调速技术在风机水泵调速中的适用性分析

本文分析了永磁涡流调速技术应用在风机水泵类负载中,滑差功率损耗与转速的关系。推导出永磁涡流调速装置啮合长度与临界转差率、最大转矩的公式。通过对比分析风机水泵类负载的特性曲线与永磁涡流调速传动装置的转矩-转速特性曲线,得出了永磁涡流调速装置使用时会产生转速突变,传递的转矩不能满足风机水泵负载的要求。     

进排气损失对某型燃气轮机性能的影响

在燃气轮机装置的流路中有许多管路,当燃气流过这些管道时将产生流体阻力损失,从而影响装置的性能。在变工况工作时,由于流路中的流量、温度、压力及流速的变化,流阻损失也将发生变化,流阻损失表现为进、排气总压损失。此外随着燃气轮机在舰船上使用时间的增长,空气中盐分对燃气轮机的进气滤清装置产生腐蚀、结垢等因素会造成进、排气压力的损失。本文将对进、排气道的压力损失对燃气轮机整体性能影响进行研究。     

舵前进流的选择对桨舵系统性能的影响

为了验证舵前进流的选择对桨-舵系统定常性能的影响,计算了三种舵前进流下的桨-舵系统性能,结果表明,不同进流状态对桨-舵系统性能预报结果十分接近。文中还验证了舵面上诱导速度不取周向平均时对桨-舵定常性能的影响,并对这样计算的诱导速度峰值使用Lagrange插值处理。与试验值比较表明,在计算桨-舵定常性能时,以此方式来计算舵上诱导速度也有效。     

排烟烟流影响下的海洋平台气流场形态仿真

海洋平台的气流场特性与平台露天作业和直升机起降作业区域安全密切相关。随着现代海洋平台向深水化、大型化发展,海洋平台的气流场及烟流特性应受到充分重视。使用标准k-ε湍流模型对海洋平台周边空气来流和排烟烟流进行多风向角仿真计算,初步考虑烟流随定常空气来流的扩散作用,以45°风向角间隔确定工况展开仿真计算。获得定常来流条件下的海洋平台周边气流场及烟流扩散形态,以及各工况下排烟烟流随来流变化的仿真形态,分析烟流分布的定性特征,初步形成海洋平台气流场形态仿真的可行性流程方法。     

舰船直流电机转速自稳定控制系统

设计1套自主控制能力较强的舰船直流电机转速自稳定控制系统。采用PID控制量增量缩小化处理、引入电流截止负反馈、优化硬件电路设计等方法提高控制系统对电机转速控制的自稳定性和保证系统工作的安全性。该系统能够实现硬件软启动控制、电枢过流保护、抗电网电压波动等功能,试验证明该系统能够控制电机在既定的转速下平稳运行。     

船用三相异步电机转速分段PI控制的仿真研究

基于同步旋转坐标系对船用三相异步电机数学模型进行分析,研究其转子磁链定向矢量控制策略,为实现快速响应、提高系统动静态性能,在传统转速转矩双闭环PI控制基础上提出了外环转速分段PI控制新方法。建立Matlab仿真模型,对比分析转速分段PI控制与传统转速单参数PI控制在电机性能控制的差异性,仿真结果表明了所建电机控制模型的准确性,提出的分段PI控制新方法具有更好的控制精度及动静态调速性能,能够适应船舶各种复杂的运行条件,可增强系统鲁棒性。