2020年, 第7卷, 第6期 刊出日期:2020-12-25
  

  • 全选
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    专题:新材料
  • 秦斐, 侯雪梅, 刘红梅
    工业技术创新. 2020, 7(6): 1-5. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.001
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    采用微波法,一步反应合成纤维锌矿结构的Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米晶,探讨不同锡前驱体及反应条件对纤维锌矿CZTS纳米晶性能的影响。通过X射线衍射仪(XRD)和X射线荧光探针(XRF)分析晶体结构和元素成分;通过透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析晶体尺寸和形貌;通过紫外—可见分光光度计分析晶体的吸收光谱。研究发现:1)采用乙酸锡(Ⅱ)和SnCl2·2H2O两种锡前驱体可分别制得纤维锌矿CZTS纳米颗粒(米粒状)和纳米片(六边形);2)CZTS纳米颗粒的结晶程度较好,且Cu:Zn:Sn:S元素比例非常接近理论比例2:1:1:4;3)CZTS纳米片的带隙宽度约为1.52 eV,非常接近太阳能电池的最佳带隙宽度。
  • 黄绍军, 蒋似梅, 梁小良, 邱宗群
    工业技术创新. 2020, 7(6): 6-9. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.002
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    采用熔融共混和注塑成型工艺制备玻纤(GF)增强尼龙66(PA66)复合材料,研究GF含量对复合材料力学性能和热变形性能的影响,优选出最佳的配比方案。研究表明:当GF含量由0%提高至30%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别提高78%、71%、108%和260%,热变形温度提高到220℃;GF含量由30%继续提高时,复合材料性能提高不明显,且浮纤现象加剧,影响产品整体外观。综合考虑实际应用条件和生产成本,30%的GF含量为GF增强PA66复合材料的最佳配比方案。
  • 专题:装备研制
  • 袁建军, 徐萃彧, 张小红, 秦磊, 朱家洲, 杜向阳, 王清运
    工业技术创新. 2020, 7(6): 10-18. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.003
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    行星齿轮支架零件是车辆的核心零件之一。为了高效率、低成本、高质量实现行星齿轮支架零件的自动机械加工目标,设计了核心零件智能生产线。对生产线的生产布局、上下料方式、产品质量监控进行了总体规划,制定了生产准备、上料、加工、下料等工艺流程;对生产线控制系统进行了详细设计,形成了集机床系统、机器人系统、人工检测系统、激光打标系统、PLC控制系统、SCADA系统于一体的自动化控制体系,尤其是在SCADA系统中实现了对系统权限、生产任务、过程监控、质量数据、报表统计等方面的管理。通过对生产线的技术改造,提升了车间生产计划管理、质量管理的信息化水平,达到了预期目标。
  • 方宇, 王龙欣, 刘伟玲, 苏兆龙
    工业技术创新. 2020, 7(6): 19-26. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.004
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    气缸体是船用发动机的重要部件之一,主轴孔和凸轮轴孔的精镗加工是气缸体加工的关键。为船用发动机的一种常见的V型缸体,研制一种精镗孔组合机床。提出总体方案,对机床组织架构进行了整体布局;根据机床主要动作循环,对伺服镗头、镗杆、数控滑台、液压自动夹具、自动上料装置、镗模板、刀具等关键部件的结构、原理及操作工序进行详细设计。对试切件进行验收检查,机床应用实践表明:各孔系的直径、圆柱度、同轴度、平行度等指标合格,机床加工性能和加工精度达到设计要求。
  • 王明
    工业技术创新. 2020, 7(6): 27-34. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.005
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    阀控充液型液力偶合器是刮板输送机的软起动装置,能够有效防止刮板输送机运行时产生的冲击、刮卡等事件发生。研究并开发了CPC1600阀控充液型液力偶合器,对其主机、关键元部件、液压供水控制系统进行了设计。在主机设计中,兼顾结构与选材,与刮板输送机联结尺寸相配套,并保证强度与耐蚀性能;在元部件设计中,开展叶轮腔型逆向反求、材料选择、外特性仿真等工作,保证泵轮、涡轮具有足够的安全裕量,并对离心阀转速进行设计;在液压供水控制系统中,开发偶合器自动液位保持开式系统(ALM),减少电磁阀的动作次数。试验室试验和现场工业性试验表明,CPC1600阀控充液型液力偶合器运行可靠,额定功率可达到1 600 kW,额定滑差(速比)为95.39%,外特性满足标准要求,电磁阀使用寿命得以延长,可以在煤矿井下的刮板输送机上推广应用。
  • 王发光, 范海波, 张开, 杨引锋
    工业技术创新. 2020, 7(6): 35-39. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.006
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    在使用专用工装加工球面管接头零件的螺纹及密封锥面时,一个零件对应一个专用工装。工装不仅结构复杂,而且相互之间无互换性,造成资源浪费。为球面管接头零件设计一种快换工装,由夹具本体、芯轴和安装样板三部分组成。夹具本体为通用工装,加工时对不同的结构尺寸和定位尺寸采用不同的芯轴,并通过安装样板进行找正。对300余个零件的结构尺寸和定位尺寸进行分组,仅需8个夹具本体即可替代原有的300余个专用工装。快换工装拆卸方便、定位准确,在保证产品质量的同时大大提高了加工效率。
  • 共性技术
  • 徐绍峰, 陈静轩, 刘都鑫, 蔡希昌, 鲍志平, 陈钰婷, 刘通, 于东池, 乔子凌
    工业技术创新. 2020, 7(6): 40-44. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.007
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    为解决多路音频信号的采集传输及后续信息处理问题,研究一种高性能前端与嵌入式AI后端相结合的系统设计。硬件设计方面,前端采用树莓派4B及6麦克的环形麦克风阵列实现采集及预处理,并通过Wi-Fi进行语音传输;后端处理采用Jetson Nano模块,作为实现语音处理的嵌入式AI平台。软件设计方面,采用C/S架构,进行Linux下的C++编程,其中树莓派作为服务器,实现麦克风信号的采集、编码和网络传输;Jetson Nano模块作为客户机,实现网络通信及实时语音处理功能。测试结果表明,多声道音频处理系统运行稳定,架构合理,具有良好的工程应用潜力。
  • 陈俊杰, 周雷, 秋雨豪
    工业技术创新. 2020, 7(6): 45-49. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.008
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    绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块功耗持续增加,对风冷散热提出了更高要求。以某大型冷水机组变频器为研究对象,结合仿真模拟和试验测试,提出IGBT散热器优化方案:一是将散热器翅片间距从3.0 mm减小到2.5 mm,增大换热面积;二是给每个IGBT模块增加2根热管,突破肋效率带来的瓶颈问题。优化后进行验证,IGBT的工作结温从149.9℃降到127.2℃,达到了IGBT最高工作结温控制在130℃以内的设计要求;同时对热管相容性和寿命进行评估,表明热管工作介质不会对管壳材料造成腐蚀或者溶解,热管寿命可达到21万3 414 小时,能够保证变频器和IGBT模块的长期可靠运行。
  • 周文武
    工业技术创新. 2020, 7(6): 50-54. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.009
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    为了获得高纯度非达霉素样品,以非达霉素粗品为起始原料,基于高效液相色谱法,开发非达霉素的分离纯化工艺,考察不同的流动相、填料和上样量对非达霉素保留与分离的影响,并进行分离条件优化。研究发现:甲酸水/乙腈体系和C8-3填料对非达霉素的保留及杂质的去除情况较好;当上样量为0.8%时,杂质的去除效果良好。优化后,放大到制备水平,以C8-3为固定相,以甲醇为洗脱剂,对非达霉素粗品进行分离纯化,主峰纯度可达99.24%,回收率约为90.74%,样品关键杂质指标均在合格范围内。
  • 夏维忠, 李京钊, 高毅
    工业技术创新. 2020, 7(6): 55-59. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.010
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    应用光学显现法对手印显现效果的方法进行比较分析,优选出方便、快捷、无损化的手印痕迹检验方式。采用蓝光灯、多波段光源和紫外观察系统,通过分析连贯性、清晰度、纹线与背景形成的反差等技术指标,对手印遗留于不同客体表面时的显现效果进行评价。研究发现:蓝光灯主要适用于遗留于非渗透性光滑客体和非渗透性半光滑客体上的血手印显现;多波段光源适用范围最广,在磁性荧光粉末刷显后,能够显现大部分客体上的手印;紫外观察系统主要适用于非渗透性光滑客体和非渗透性半光滑客体上的汗液手印显现。研究结论是多波段光源显现痕迹范围最广,且设备携带方便,可在相关领域中优先推广。
  • 智能化
  • 卢新民, 谢凌霄, 侯文杰
    工业技术创新. 2020, 7(6): 60-66. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.011
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    提出一种基于多路径零点消除的两级运算放大器结构。在简单密勒电容补偿两级运放设计基础之上,仅利用两个晶体管即实现频率补偿所需的前馈跨导级,其引入的左半平面零点提升了放大器稳定性,而且不会引入其他的寄生非主极点。与采用输入差分对作为前馈跨导级的放大器相比,结构更为简单,两个放大器的增益带宽积(GBW)分别为297 MHz和77 MHz,而且不会引入额外的输入电容和失调电压。基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺进行了流片与验证,测试验证结果与理论分析相一致。
  • 黄鑫, 蓝贤桂
    工业技术创新. 2020, 7(6): 67-74. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.012
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    电池内阻大小能够直接反映电池的放电能力及预期寿命,是用于评价铅酸蓄电池性能的重要指标。提出一种基于交流注入法的铅酸蓄电池内阻检测系统。硬件系统包括中央处理器、正弦激励信号源、信号测量电路、温度测量电路等模块;软件系统实现了自动量程切换、状态LED显示、通信和数据处理等任务;针对信号过于微弱的问题,通过理论分析,采用数字锁相放大技术实现特殊处理。采用BT508内阻分析仪作为标准测试仪表进行对比测试验证,表明本系统测量结果偏差不超过0.03 mΩ,能够达到实际应用要求。
  • 高加
    工业技术创新. 2020, 7(6): 75-80. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.013
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    轨道车辆部件的焊接生产模式正由过去的单一型号生产向多品种共线、订单化生产转变,柔性化、智能化焊接生产成为发展趋势。为轨道车辆转向架构架焊接生产提出一种柔性化智能制造系统。提出侧梁、横梁、构架总成等关键部件的生产工艺流程,改进生产工艺布局;通过优化瓶颈工序生产工艺,提高智能化生产水平;通过优化夹具接口,实现工件快速装夹及产品混线生产;通过智能物流系统构建,将组装、打磨、焊接、运输、检测等工序进行有机串联,形成具有高度柔性的、以中央智能控制系统为核心的柔性化智能制造系统。系统智能化水平较高,可兼容五种产品的共线焊接生产,且能够有效提高产品质量和稳定性,大幅提高生产效率。
  • 张荣川, 郭文飞
    工业技术创新. 2020, 7(6): 81-86. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.014
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    缝纫机轴承早期由微弱故障产生的信号具有非线性、非平稳等特点,特征难以提取,经验模态分解(EMD)等传统时频域分析工具的应用受到限制。提出一种基于互补式集合经验模态分解(CEEMD)和最小二乘支持向量机(LSSVM)的缝纫机轴承故障诊断算法——CEEMD-LSSVM。首先,采用CEEMD算法,对缝纫机轴承振动原始数据进行分解,得到各固有模态分量(IMF)和剩余分量;其次,采用LSSVM算法,对各分量建立相应的预测模型,进行仿真预测,尤其是为提高预测精度,采用改进粒子群算法对ERBF核函数进行优化;最后,对各自预测得到的结果进行叠加,得到实际预测结果。以西安标准缝纫机公司GC-6730缝纫机电机主轴轴承为研究对象,对算法进行应用,明确了故障类型,算法均方根误差仅为0.004 026。
  • 符潇天, 黄明, 饶嘉成, 汪弈舟, 杨富华
    工业技术创新. 2020, 7(6): 87-91. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.015
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    基于FPGA技术,设计与实现了高质量数字可见光音频通信系统。利用双路高速高精度AD采样音频信号,通过FPGA编码实现高速可见光通信(VLC);进行系统验证,表明该系统可以在室内复杂照明环境下实现可靠通信,也可利用特定透镜组在室外光照环境下实现长距离的可靠通信;针对LED频闪问题,使用8b/10b编码方式抑制频闪效应。达到了满意效果:在室外50 m和室内3 m以内两个场景进行测试,室外测试选取了晴天正午与午夜,系统可以传输清晰的音频信号;室内测试在复杂室内照明环境下进行,实现了清晰的音频传输。
  • 工业互联网
  • 曹玉红, 荆博
    工业技术创新. 2020, 7(6): 92-98. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.016
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    为解决企业联盟因缺少安全可信第三方导致的协同应用平台发展相对滞后、应用模式可靠性弱等问题,提出建立基于区块链的工业互联网企业协同架构。利用区块链去中心化、数据不可篡改的特性,形成了企业协同的四层结构——控制层、标识层、数据层和应用层;提出并梳理了应用层的多种企业协同应用模式,如账务审计、联邦学习等;讨论了应用模式在跨链交易、安全隐私、可扩展性、监管方面面临的挑战,提出了应对举措。对促进企业联盟间深度融合、构建工业互联网新生态起到了推动作用。
  • 徐常志, 邓伟锋, 李耀均, 赵丽娜
    工业技术创新. 2020, 7(6): 99-102. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.017
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    为保障输电线路的稳定性和可靠性,针对不同应用场景需求,实施输电线路图像可视化监测,提出三种无线通信方案:无线4G公网通信方案、无线网桥通信方案,以及无线网桥与4G通信综合方案。在三种解决方案中,设计了由前端热点、中继基站、监控中心等模块组成的技术框架。针对运营商网络覆盖且信号较好的场景,可采用无线4G公网通信方案,依靠运营商网络实现数据通信;针对带宽要求较高、运营商网络不好的场景,可采用无线网桥通信方案;针对某些运营商4G信号无法覆盖到所有输电线路监测点的问题,可采用综合方案。在提高输电线可靠性方面,应用可视化监测终端系统提供了更多的选择。
  • 赵玉超
    工业技术创新. 2020, 7(6): 103-107. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.018
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    为提高非对称加密算法下网络身份认证协议的安全和效率,将哈希函数、挑战应答机制和异或运算融合到传统的非对称密钥认证过程中,提出一种新的双向认证协议,协议中同时协商产生了成功认证后的一次性对称会话密钥。通过数学推导和针对已知攻击的形式化推演,证明了协议能抵御重放攻击、拒绝服务攻击在内的各种已知攻击,具有较高的安全性能。本协议认证双方仅需两次信息交互即可实现双向认证。经统计计算,本协议的认证运算量与传统的非对称密钥身份认证协议相当。
  • 工业科学
  • 陈勇
    工业技术创新. 2020, 7(6): 108-111. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.019
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    多数空化水洞实验测试系统成本高昂、实用性不强、智能化程度低,无法较好满足动态空化绕流实验需求。设计并搭建一套基于小型空化水洞的动态空化绕流实验测试系统。根据实验对空化水洞对布局、可控性、安装便捷性的需求,选用可靠的数据采集、通信、处理模块,明确上位机、下位机设计方案,并创新性地引入空化可见光成像分析系统,实现空化绕流场可视化。系统测试表明:该系统能够通过来流速度、来流角度、压力和空化数等参数反映空化绕流场实际状态,系统响应速度快,整体延迟低于0.2 s。
  • 马元, 邹刚, 于光辉
    工业技术创新. 2020, 7(6): 112-116. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.020
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    采用离散相模型(DPM),对不同当量比和质量通量下的两相旋转爆震波进行二维数值模拟研究,分析当量比和质量通量对非预混、非均匀喷注条件下两相旋转爆震波参数的影响。研究发现:1)爆震波在当量比为1.0附近时,峰值温度取得最大值,高度取得最小值,但当量比较低时,燃料利用率较高,综合确定当量比0.3为爆震波自持的当量比下限;2)爆震波峰值压力随质量通量的增加而增加,爆震波高度、峰值温度、传播速度随质量通量的增加而先增加后保持不变;当质量通量为50 kg/(m2·s)时,燃烧室出口流动基本达到壅塞状态,当质量通量达到100 kg/(m2·s)时,整个出口截面均为超声速流动。
  • 丁兵勇, 田建海, 郭德昌
    工业技术创新. 2020, 7(6): 117-120. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.021
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    沙坪二级水电站厂房为贯流式机组厂房,结构形状复杂,施工程序繁多,对混凝土防裂不利。基于非稳定温度场及应力场的有限元计算方法,提出流道混凝土温控防裂措施。构建计算模型,设计计算工况:一是将混凝土浇筑温度控制在20℃以内;二是混凝土浇筑完成或进入施工期第一个冬季时,对表面采取保温措施;三是混凝土浇筑完成后立即通水冷却。措施应用后,流道中墩、进水口底板等拉应力较大部位的温升、温降幅度显著降低,拉应力显著减小,满足了混凝土的抗裂安全要求。
  • 靳思雨, 韩宇龙, 吴秉坤, 苗洪睿, 党柳, 邵淑颖, 宗天禹
    工业技术创新. 2020, 7(6): 121-126. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.022
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    多普勒效应的存在,使得音频在加速或减速播放时,音调变得尖锐或低沉,无法满足很多场景的应用需求。以乐器辅助学习器为研究对象,兼顾考虑软件复杂程度和硬件实现成本,优选时间域的剪贴法,设计2倍速和1/2倍速下的音调保持算法;以有限时长二胡乐曲为例,采用改变音频速度时变调的普通算法和音调保持算法进行音频处理,并对处理结果进行对比分析。研究发现,普通算法2倍速(或1/2倍速)处理得到的音频频率范围明显拓宽(或收窄),同时在原始频率范围内的高频(或低频)段出现了1~2个显著的频率分量,为音调变尖锐(或低沉)提供了理论证据。音调保持算法基本达到了预期效果,实现了“变速不变调”,并且处理步骤简单、易于硬件集成,为乐器辅助学习器等产品的音效处理模块提供了开发思路。
  • 技改项目管理
  • 张涛, 李林
    工业技术创新. 2020, 7(6): 127-134. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.023
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    干化焚烧是当前市政污泥处置的重要方式,可实现污泥减量化、无害化和环境保护。介绍了污泥干化焚烧系统的工艺流程和组成,结合项目实际研究了污泥储运、干化、焚烧系统的设计要点,并进行了优化设计:在污泥储运系统,通过管道输送方式,减少了转运环节,实现了湿污泥、半干污泥的各自输送;在干化系统中,通过应用优选了适应污泥特性的、满足入炉含固率要求的卧式薄层干化机,达到了废蒸汽处理系统的低能耗要求;在焚烧系统中,选用鼓泡流化床焚烧炉,确定了燃烧边界范围,计算得到了最佳入炉污泥含固率为33.2%,实现了污泥完全燃烧。为实现污染物、臭气排放数据满足相关排放标准,配置了烟气和臭气处理系统。经评估,污泥干化焚烧系统运行效果良好,实现了污泥协同处理、能源统筹利用,处理能力达到200 t/d,社会效益、经济效益显著。
  • 王育平, 丁小维, 张燕
    工业技术创新. 2020, 7(6): 135-140. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.024
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    对废旧沥青路面材料(RAP)进行回收再利用,有利于节约工程造价、保护环境。基于泡沫沥青厂拌冷再生技术(PCRTFA),对原料配合比等参数进行设计。根据沥青发泡试验,当起泡温度为165℃、耗水量为3%时,基质沥青的发泡质量最好;马歇尔试验结果表明,厂拌冷加工混合料中泡沫沥青的最佳用量为2.5%;在级配曲线中,当RAP、水泥和碎石的百分比分别为80%、18.5%和1.5%时,原料具有最优配合比。车辙试验、浸水马歇尔试验、低温抗裂试验、疲劳性能试验等表明了上述配合比的合理性。形成了体系完整的施工工艺流程,依据相关技术规范对工程质量进行检测,各项性能指标均符合要求。泡沫沥青厂拌冷再生技术具有可靠性,能够实现节能环保,适合在其他类似路面改造工程中广泛推行。
  • 沙开莱
    工业技术创新. 2020, 7(6): 141-149. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.025
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    以邻近河流城市的某地铁车站为研究对象,开展深大基坑围护结构设计。结合车站所处位置的工程地质和水文条件,归纳整理围护结构设计面临的问题,研究问题并提出解决措施,形成设计方案。针对河岸线距离车站最小距离仅为3 m左右的现状,提出将柔性粘土咬合桩作为止水体系,使其与内部刚性咬合桩相互咬合,显著降低地基的渗透系数;针对近江侧为有限土体、远江侧为无限土体的现状,合理调整水荷载,抵消土荷载的差异,使得基坑仅向远江侧变形,保护原有河堤。经计算模型构建和模拟验证,“刚+柔”双重止水体系隔绝了城市水系与基坑的联系,对混凝土浆液起到了反向隔绝作用,避免了渗透所造成的环境污染,为类似工程的设计和施工提供了宝贵的借鉴价值。
  • 贾文飞, 王晓峰, 李中尧, 谷明亮, 霍英海
    工业技术创新. 2020, 7(6): 150-154. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.026
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    煤泥水分含量高、发热量较低,使得火力发电厂中的煤泥掺烧工艺无法完全得到发挥。以某火力发电厂为研究对象,介绍磨煤机的工作模式,分析得到存在的问题:一是磨煤机出口温度偏低使得干燥出力受限;二是三号高压加热器进汽温度偏高导致泄漏等。提出磨煤机干燥出力技术方案:将机组三段抽汽从三号高压加热器引入热一次风道的加热器,降低机组三段抽汽温度;降温后,再将机组三段抽汽引回三号高压加热器。技术改造实施后,磨煤机干燥出力改善,出口温度升高,再热汽温可以达到额定值,降耗高达33.0%,提高了高压加热器的使用安全性。