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基于智能状态检测的超音速旋流净化系统
摘要 超音速旋流净化技术是湿烟气经超音速分离器绝热膨胀至超音速,降温50-100℃后,其中夹带的水蒸汽、SOx与溶解性盐、凝胶粉尘、微尘等成分发生非均质凝结后予以分离的一种新型气体净化技术,脱除效率最高可达90%,能够高效地实现烟气脱白。该技术同时借助多传感器融合方法智能诊断和动态测量流场数据,优化烟气“脱白”过程,必要时辅以高压微雾增强技术,强化分离净化效果。相较于传统的电磁法、烟气加热法、烟气喷淋法等脱白工艺,独创的基于智能状态检测与诊断控制的分离效率增强技术能实现烟气的高效率稳定脱白。 团队创新成果与技术应用展示 本项目团队,近十几年一直从事超音速旋流分离技术和多相流流场参数检测与电学成像技术的研究,已分别构建了超音速分离装置和电阻成像(ERT)、电容成像(ECT)及电磁(EMT)等多套系统。现有成熟技术已为国内多家单位,如上海交通大学、北京石油化工学院、北方工业大学、太原理工大学、西门子(北京)研究院等,提供了相应的电学成像系统。本项目中所采用的技术和提出的方法均为自主设计和开发,对于已研制超音速旋流分离技术和流场参数检测系统中的一些关键技术已申请了专利,具有完全的知识产权。同时开发过程中使用的所有部件和器件没有限制级产品,可避免不必要的知识产权争端,以及国外技术壁垒的限制。 独创的基于智能状态检测的超音速旋流净化系统利用静电(Electrical Tomography,ES)传感器和电学层析成像(Electrical Tomography,ET)传感器,结合多源信息融合算法,实现管道内气体的非侵入式流场参数测量和状态诊断。系统将检测到的信息进行处理和融合,分析超音速分离器内的流场情况和湿气出口的成分变化,并建立异常状态检测与诊断方法,诊断系统状态。可被广泛应用于石油、化工、电力、冶金、建材、食品等工业,如烟气脱白;石油工业中油/气/水混输过程;冶金、电力工业中各种气力物料输送过程;以及化工、医药、能源等领域中的干燥过程、混合过程、流态化过程、扩散过程、反应过程等普遍涉及多相流测量问题。相较于传统的处理工艺,超音速旋流净化技术中的设备可靠,工艺过程简单,投资成本和维护成本很低。核心传感器和技术包括静电(Electrical Tomography,ES)传感器、电学层析成像(Electrical Tomography,ET)传感器和超音速旋流分离技术。 静电传感器 静电传感器具有结构简单、灵敏度高,可以非侵入测量等特点,近几十年来发展迅速,英国贸工部认为在煤粉的流速、浓度或质量流量测量手段中,静电法是最有前途的方法之一。 在检测机理方面,目前静电法气固两相流检测可分为接触电荷转移法与静电感应法两条路线,对于应用最广泛的内壁嵌装电极式传感器结构,本团队发现转移电荷和感应电荷经电荷放大电路后,不仅体现出不同的信号波形特征,而且从频域来看,转移电荷形成的信号在整体信号中也占有重要比重。以此为基础,提出了一系列的感应电荷信息和转移电荷信息的解耦方法,提高了颗粒流动参数测量精度。 本团队建立了带式静电感应实验装置与气固两相流计量实验装置。带式静电感应实验装置用来模拟带静电颗粒流动情况以及相关测速方法标定。气固两相流计量装置为参数可调的气力输送系统,用于气固两相流研究以及颗粒质量流量计量标定。两套装置计量精度均经过了天津市计量监督检测科学研究院的测试。 图1 静电法技术成果展示 电学层析成像传感器 电学层析成像技术类似医学的CT技术,通过外围测量,重构截面电学参数(电导率/磁导率/介电常数)分布信息。电学层析成像技术根据测量模态的不同,主要分为电容层析成像技术(Electrical Capacitance Tomography,简称ECT)、电阻层析成像技术(Electrical Resistance Tomography,简称ERT)和电磁层析成像技术(Electromagnetic Tomography,简称EMT)。系统具备高速测量、多电极组合、多测量模态切换、可视化、高信噪比和可定制化等特点。 本团队针对重质劣质油的加工转化的核心设备——三相流化床,转化效率和产量还存在难以突破设计瓶颈的问题,在首次提出基于TMR的磁导率EMT方法的基础上,结合ECT 和ERT 等多种模态的电学层析成像系统,设计了基于电/磁双模层析成像的高固含率气液固三相流态化实验装置,可实现高固含率条件下,气液固三相的识别和分相分布参数的实时测量。 图2 电学层析成像技术成果展示 图3 ERT/ECT/EMT系统展示 图4 ECT对油气润滑系统中油膜厚度检测  超音速旋流分离技术 超音速旋流分离技术是结合旋流分离技术和冷凝分离技术的多组分气体冷凝分离法,具有工艺流程简单、稳定性好、效率高、能耗低等特点,成为近二十年来非常有应用价值和商业前景的新分离技术。该技术集膨胀机、气液分离器和压缩机于一体,主要由旋流发生器、超音速喷嘴、分离段和扩压管组成。其工作原理如下: 经过前级处理后的含湿气体导入到超音速分离器内,经过旋流发生器,产生加速度为106m/s2的旋转流场; 旋转的气体通过拉伐尔喷管时,会绝热膨胀至超音速,同时降温降压,温度最大可降低50-100℃,低温的流场环境能够使气体中的水蒸气开始凝结产生相变,出现小液滴; 在旋转流场中,凝结产生的小液滴不断碰撞、聚并,在强离心力的作用下,被甩至壁面,并在气体的带动下,从湿气出口排出; 经过处理的干气在管道中心流动,经过扩压器内降速升压,进行排放。 本团队首次采用Young经典成核理论和C-C相平衡方程推导获得了水蒸汽自发凝结Wilson位置解析式,在此基础上,提出了基于液滴成核和生长模型的非均质凝结模型和跨声速湿空气凝结SST湍流模型,揭示了跨音速两相凝结现象“非稳态”不同振荡模式的流动特性,获得了使分离效率最大化的最优外界核心半径,深入研究了超音速分离器的流场特性、处理效率和分离特性。 图5 超音速旋流分离器流场测量系统 图6 凝结液滴参数测量 图7 中国计量测试学会科学技术进步奖 图8 超音速分离器液相分布仿真预测  针对烟气的智能状态检测与诊断控制的超音速旋流净化工艺 湿法脱硫后的湿烟气直接排放会产生“白色烟羽”,由于在脱硫过程中,脱硫浆液与高温烟气直接接触,发生传热传质;一方面水分蒸发,增加烟气的含湿量;另一方面,烟气温度降低,烟气携带水蒸汽的能力降低。烟气达到饱和状态后,会携带部分小液滴,这些携带小液滴的饱和湿烟气经除雾器除去绝大部分液滴后,直接经烟囱排入大气,由于环境温度比烟气温度低,饱和湿烟气中的水分就会凝结成小液滴形成“白色烟羽”。白烟中含有较多的溶解性盐、SO3、凝胶粉尘和微尘等成分,会造成环境污染。 针对上述问题,本团队首创的基于智能检测与诊断的超音速旋流净化工艺解决了传统烟气脱白技术(如烟气加热方法、烟气冷凝再加热技术和电磁脱白技术等)成本高,工艺流程复杂,维护费劲的问题,具有设备可靠,工艺过程简单,投资成本和维护成本很低的特点。 该技术主要是利用超音速旋流分离器的增速降温原理,将烟气中的水蒸气进行凝结并旋转分离,通过引射器将液滴引至超音速分离器入口,辅以高压微雾增强技术,强化脱白效果。在超音速分离器分离段和湿气出口处安装本团队自主研发的多相流可视化及参数测量系统(静电层析成像系统和电学层析成像系统),结合智能化成像算法和多元信息融合算法,对管道内烟气的流场参数进行非侵入式智能测量。系统可根据测量结果,分析超音速旋流分离器内的流场情况和湿气出口的成分变化,建立异常状态检测与诊断方法,诊断脱白系统的运行状态,同时,指导引射器对液滴量引入的精确控制,进而实现高效稳定的烟气脱白。 图9 针对白烟气的智能检测与诊断控制超音速旋流净化工艺流程
天津大学 2021-05-12
大田滴灌用水力旋喷自动吸附网式过滤器
随着节水农业的兴起,滴灌、喷灌技术正被越来越广泛地应用。目前已建成的系统 首部,控制系统采用人工手动控制的较多,系统自动化程度低,且产品单一,而过滤器 作为系统首部的核心设备,用户急需技术含量高的产品。 针对以上问题,研制和开发了一套大田滴灌水力旋喷自动吸附网式过滤器及其控制 系统,克服了以往过滤器体积大,水头损失大、操作复杂的缺点,符合当代农业主的需 求。该技术产品具有不同60、80、100、120等不同目数和不同结构的过滤器产品,不仅 用于滴灌,还可以用于喷灌等灌溉方式,适应范围广。生产工艺成熟、产品质量稳定。
青岛农业大学 2021-04-11
旋口式指引导管及应用其的介入治疗设备
相关专利提出了一种新型的指引导管,用于冠脉介入治疗时方便更换介入导管。
天津医科大学 2021-02-01
大田滴灌用水力旋喷自动吸附网式过滤器
随着节水农业的兴起,滴灌、喷灌技术正被越来越广泛地应用。目前已建成的系统首部,控制系统采用人工手动控制的较多,系统自动化程度低,且产品单一,而过滤器作为系统首部的核心设备,用户急需技术含量高的产品。 针对以上问题,研制和开发了一套大田滴灌水力旋喷自动吸附网式过滤器及其控制系统,克服了以往过滤器体积大,水头损失大、操作复杂的缺点,符合当代农业主的需求。该技术产品具有不同60、80、100、120等不同目数和不同结构的过滤器产品,不仅用于滴灌,还可以用于喷灌等灌溉方式,适应范围广。生产工艺成熟、产品质量稳定。
青岛农业大学 2021-05-07
一种旋流流化床固体粒子发生器
本实用新型公开了一种旋流流化床固体粒子发生器,是在主气路中引出旁路气流作为粒子发生器的驱动动力,旁路气流分别通过底部和侧壁切向通孔注入压力容器中,底部注入的气流用于驱动流化床,切向注入的气流可形成旋流增加气流紊乱程度,综合利用流化床和旋流分散干燥的固体粒子,形成气溶胶,从而保证粒子质量,最后通过压力容器上部的气路将气溶胶注入主气路。本实用新型不需要额外的高压气源,不会改变空气或者是燃料气体流量及其相对比例,可以避免增加额外的流量计/流量控制器的使用。利用流化床和旋流结构,可有效提高粒子散布的均匀性,并有效避免流化床中形成稳定气路而失效,该装置结构简单,操作维护方便,投资及维护费用低。
浙江大学 2021-04-13
电动汽车自适应自动变速器(简称:电动汽车AAT)
西南大学 2021-04-13
一种实现太阳翼调频作动器位置优化的方法
本发明公开了一种实现太阳翼调频作动器位置优化的方法,包括如下步骤:(1)根据太阳翼调频加载区域的范围,确定参数变化范围;(2)基于Nastran软件非线性静力分析模块生成一个施加作动器作用的计算工况文件;(3)通过Matlab中GA遗传算法修改Nastran生成的*.bdf文件信息,明确目标函数进行全局化搜索,最终获得最优化作动器布置位置。本发明基于MATALB中GA遗传算法调用修改Nastran生成的模型计算文件进行全局化搜索,由于遗传算法具有全局寻优的优势,同时利用NASTRAN计算能力,可以有效地确定太阳翼结构调频的最优位置,具有实际工程意义。
东南大学 2021-04-13
轻型电动车自适应自动变速器(轻型电动车AAT)
轻型电动车自适应自动变速器(AAT)在精简了换挡离合器、同步器、电控和液压换挡离合和换挡制动 等执行机构的条件下,将驱动电机、自适应自动变速器、驱动扭矩一转速和运动阻力一车速传动传感器,制 动器和轮毂高度集成结合成T,既是传感器,又是自动变速器。轻型电动车AAT具有一定人的智慧,能感知和认知驾驶员的意识和意图(加速、减速、匀速、转弯、制 动、停车等)、运行工况(负荷和转速)和道路路况(上坡、下坡、平路、载重、顺风、逆风)的相关信 息,在没有任何手动辅助换挡机构、电控和液压辅助换挡机构下,实时快速自适应随行驶阻力大小变化自适 应换挡变速,调整能量存储系统输出到电动机的能量,并同步动态决策与规划控制电动机功率目标(负荷和 转速),实现对电机实时控制,达到驱动扭矩一转速和行驶阻力一车速精确平衡匹配,实现轻型电动车驱动 力矩与综合行驶阻力自动平衡和力的和谐闭环控制。轻型电动车AAT技术完全自主开发,拥有全部的知识产 权和核心专利。与现有自动变速器相比,AAT由于精简了电控和液压换挡离合和换挡制动等耗能执行机构, 节能可达20 ~ 27%以上。轻型电动车AAT从根本上解决了现有轻型电动车辆所存在的能量的控制、转换和传递问题,具有如下十 大特性:采用了全新概念的自适应传动传感智能平衡控制理论;独有的自动变速换挡功能;独诫自当立;独有的可砌举自当点;独W6W飒^^勾;独瓠牵引 力踰賑;起动和加速性能优越;延长续行里程,节能效果明显;适用范围宽,不但适用于平原,而且还可用于山区、丘陵地带;结构简单,成本低廉,容易维修等优 点。轻型电动车自适应自动变速器的研制成功产生了巨大影响,得到国内外同行专家和领军企业的认可。被 中华人民共和国中央人民政府网、中央电视台网、新华网、汽车电子设计网、机械传动网等国内外数百家权 威专业媒体称誉为:“该项目的实施将带来机械传动领域的数字革命,这项成果的产生将使我国在数字化智 能传动传感自动控制领域处于世界领先水平”0我国两轮电动车2013年产销量已超3000万辆,轻型电动车 AAT结构简单、成本低廉,具有广阔的市场前景。2012年获国家知识产权局专利优秀奖•
西南大学 2021-04-13
显微镜电动平台 (X-Y-Z) 三轴电动载物台
产品详细介绍南京诺旭微光电有限公司最新研制的MS7050,MS1010显微镜电动载物台,可用在Nikon,leica,Zeiss,Olympus等显微镜上。适用品牌/机型:Nikon:E400/E200/E100/Lv100D/MA200/MA100/TME200/80i/50i等!Leica:DMLM/DM1000/DM2500/DM4000/DM6000/DMILM等Olympus:CX41/BX41/BX51/BX61/MX51/MX61等国产品牌:L2003/XS402/XJG-6A等 MS系列电动显微镜载物台主要特点: 1. 良好的互换性:MS系列显微镜电动载物台具有良好的互换性,无需对显微镜进行打孔等破坏性工作,即可方便地安装在Nikon、Leica、Zeiss、Olympus、江南等各种型号的显微镜上;2. 国际流行造型:平台造型美观大方,表面采用Nikon显微镜最新流行工艺(石墨处理),可与进口显微镜相配接而毫不逊色;3. 自动控制:计算机软件系统可通过RS232接口控制平台移动和Z方向聚焦,实现多视场自动移动和自动聚焦功能,并可通过软件实现大图拼接、景深扩展、远程控制自动控制功能等;4. 电动控制:可通过操纵杆方便地进行全自动显微镜物台的移动和聚焦,便于用户安装试样和调整位置;5. 手动控制:除了电动控制和计算机控制外,载物台提供手动旋钮,供用户手动控制,尊重用户使用习惯;6. 限位装置:物台移动两端,配备了性能优良的限位装置,保证物台的安全7. 更多详情请登录www.nuoxu-v.cn 或者来电咨询025-85334943 
南京诺旭微光电有限公司 2021-08-23
1GSP—200 型旋耕复合作业型水田平整机
该机型由中型拖拉机配套,麦收后秸秆全部铺匀放田,放水沤田 2 天,由本机型实施带水旋耕、灭茬、起浆、水田平整一次性作业,即可得出符合机械化中小苗插秧的水田,彻底改变了原水田耕作工艺先耕地后碎土,再平田是我三次作业法,省工、省时、节本、降耗。且能做到麦秸秆的全量还田。
扬州大学 2021-04-14
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