工业增压锅炉试验台设计与研究

发布时间：2017-07-18 14:04

  本文关键词：工业增压锅炉试验台设计与研究

  更多相关文章： 增压锅炉试验台 涡轮增压器 燃烧器设计

【摘要】：增压锅炉是将压力为0.2~0.4MPa的空气送入炉膛内燃烧,使燃烧得以增强的锅炉,与常压锅炉相比具有重量轻、体积小、经济性和可靠性高等优点,在大型舰船的动力系统等方面得到了广泛应用。但另一方面,增压锅炉启动时需由蒸汽推动辅助汽轮机并通过减速器带动压气机工作,造成系统复杂,成本高昂,因此限制了增压锅炉的工业应用。本文在此背景下提出研发新型工业增压锅炉,拟采用罗茨风机和广泛应用于车船、工程机械的小型涡轮增压器,由罗茨风机提供助燃风,燃烧生成的烟气推动涡轮机做功,从而带动压气机输送增压空气,实现增压锅炉的低负荷启动。该方案降低了系统成本,一旦可行将极大地推广工业增压锅炉的应用。但是车用涡轮增压器的启动、其与罗茨风机、增压锅炉的匹配,是该方案能否实施的关键问题。目前鲜有相关研究。本文主要任务是设计基于该方案的新型工业增压锅炉试验台。该试验台主要用于验证罗茨风机启动方案的可行性,并试验研究涡轮增压器与增压锅炉的匹配性能。试验台的设计主要分为机械设备和测控系统两个部分。设计机械设备时其进出口之间需满足流量守恒,整个试验台需满足能量守恒。先完成整个试验台的热工计算,选择适当型号的涡轮增压器,再根据热力计算完成了燃烧器、炉膛的设计和制造,以及罗茨风机选型。设计测控系统时,确定了试验台的控制要求和流程,设计了PLC及测控系统的基本构成和方案,进行控制的设计,包括空燃比调节、下位机设计等,确定了试验台测控系统信号采集的元器件和设备,完成试验台的总装以及测控布线。最后对试验台在各工况下进行调试,初步验证该试验台的启动性能,以及涡轮增压器与试验台的匹配工作。本文采用罗茨风机替代辅助汽轮机实现增压锅炉试验台的启动,并实际验证。本方案不需布置储汽筒和复杂的蒸汽管路,节省成本,并且适用于复杂的工况。采用车船及工程机械上广泛使用的小型增压器,并通过试验台证明该型涡轮增压器与试验台可良好的匹配工作,为新型工业增压锅炉的研发提供了参考,为该型增压锅炉的推广打下基础,具有一定的创新意义。
【关键词】：增压锅炉试验台 涡轮增压器 燃烧器设计
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK229
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题研究的背景10-12
• 1.2 国际国内的研究进展12-17
• 1.2.1 增压锅炉的研究进展12-14
• 1.2.2 涡轮增压及其试验台的研究进展14-17
• 1.3 研究内容17
• 1.4 本文结构安排17-20
• 第2章 试验台的系统设计20-54
• 2.1 试验台的原理设计20-22
• 2.2 试验台的热工计算22-32
• 2.2.1 试验台热平衡方程23-24
• 2.2.2 锅炉试验台热力计算24-26
• 2.2.3 锅炉试验台炉膛换热计算26-32
• 2.3 涡轮增压器选型及计算32-37
• 2.3.1 结构与参数32-33
• 2.3.2 热力计算33-35
• 2.3.3 润滑系统的设计35-37
• 2.4 燃烧器的设计37-46
• 2.4.1 供油系统38-41
• 2.4.2 配风器41-46
• 2.5 供风系统的设计46-47
• 2.6 炉膛的设计47-51
• 2.7 试验台结构布局51-52
• 2.8 本章小结52-54
• 第3章 试验台的测控设计54-68
• 3.1 试验台控制要求54-57
• 3.2 试验台控制的实现57-61
• 3.2.1 锅炉控制的常见方案比较57-58
• 3.2.2 试验台控制硬件设计58-59
• 3.2.3 试验台控制软件设计59-61
• 3.3 测控信号的采集61-66
• 3.3.1 温度信号的采集61-62
• 3.3.2 压力信号的采集62
• 3.3.3 流量的采集62-64
• 3.3.4 转速的测量64-65
• 3.3.5 显示仪表65-66
• 3.4 本章小结66-68
• 第4章 试验台的调试与研究68-80
• 4.1 试验台的调试68-74
• 4.1.1 试验过程的操作68
• 4.1.2 试验台调试的结果68-72
• 4.1.3 试验台调试遇到的问题及解决方案72-74
• 4.2 试验台常见故障诊断74-78
• 4.2.1 启动故障诊断74-76
• 4.2.2 测控系统故障诊断76-78
• 4.3 本章小结78-80
• 第5章 工作总结与展望80-82
• 5.1 工作总结80
• 5.2 展望80-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-87
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果87

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本文编号：558016