旁通补汽不同进汽方式对转子轴系稳定性的影响

超超临界机组常采用外置补汽阀的方式调节流量,但补汽阀门开启后会对高压缸内原有轴向流动的蒸汽造成扰动,导致汽轮机高压转子部分的振动上升,甚至影响机组的安全运行。为探究不同的进汽方式产生的气流激振力的影响,将一种常用进汽方式(径向进汽方式)和一种改进的进汽方式(切向-轴向进汽方式)在不同的总补汽量和上、下补汽量不同的工况下产生的气动力转换为刚度,然后利用Riccati传递矩阵法计算转子的临界转速和稳定性,结果表明,切向-轴向进汽方式产生的气动力较小,对转子轴系的稳定性影响较小;同时当上补汽量大于下补汽量时对轴系稳定性有益,该结果能够为旁通补汽结构的设计和机组的运行提供参考。     

考虑汽封条件下汽轮机调节级多工况的数值研究

具有部分进汽特性的汽轮机调节级,其动叶围带顶部汽封齿后的泄漏流动同主流的相互作用,不仅影响机组的气动性能和效率,而且对机组的安全稳定性也有一定影响。基于三维黏性可压缩的Navier-Stokes方程对某150MW汽轮机调节级进行了全三维的数值模拟,建立了安装汽封齿全周流动模型,对不同进汽度下的汽轮机调节级内部流场进行了数值研究。结果表明:处于进汽段的动叶栅其流量和动叶扭矩都比较大,汽封内部流动总体是按照从动叶前缘向后缘的流动;而处于非进汽段的动叶栅,内部汽体基本处于呆滞状态,甚至存在蒸汽对动叶的扭矩为负值的情况,汽封内的流动方向改变,从动叶后缘向前缘发展。随着部分进汽度的降低,泄漏比例则显著增大,而轮周效率显著降低。     

汽轮机调节级多工况下三维流场数值研究

汽轮机调节级的部分进汽特性,不仅影响到机组的气动性能和效率,而且还对其安全性产生一定程度的影响。基于三维黏性可压缩雷诺时均Navier-Stokes(N-S)方程,采用结构化六面体网格,运用有限容积法,构造了带有进汽室和加强筋的300MW汽轮机调节级三维黏性可压缩计算模型,针对不同运行工况下调节级内部复杂流动进行了详细研究。分析发现:调节级进汽室内部流动损失较大;进汽段下游动叶通道静压分布合理,内部流动顺畅,而非进汽段动叶通道内部流动紊乱,熵增明显,部分进汽带来的损失较大;部分进汽度越小,效率降低越快,尤其是一阀进汽时,效率急剧下降。     

船用汽轮机进汽阀箱气动性能数值模拟分析系统及其应用

概要介绍了船用汽轮机进汽阀箱气动性能的数值模拟分析系统的构成及其应用,通过分析表明,该分析系统可以定性、定量地分析船用汽轮机进汽阀箱的气动性能,并为提高进汽阀箱气动性能的模拟试验提供了方向。     

光热汽轮机低压进汽结构气动性能分析与优化设计

为满足新能源汽轮机低压进汽系统的开发,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程研究了耦合第一级的光热汽轮机低压进汽结构的气动性能,并对无叶通道进行了优化设计,同时考虑了不同蒸汽调节阀结构对低压进汽系统通流能力的影响。结果表明:原始低压进汽结构会造成较宽跨度的静叶进汽攻角和较大的进汽不均匀度,最大汽流角分布在蜗壳的左右两侧;优化的策略在于增大进汽弯管的出流面积和倾角,通过减小滞止涡来降低汽流角跨度和进汽不均匀度,这样可以有效地改善第一级静叶进口的汽流组织;随着调节阀门偏心度的增加,蒸汽阀通流能力增大,且总压损失降低。研究方法和结果为高性能光热汽轮机通流设计提供了技术支撑。     

汽轮机低压进汽结构气动性能分析与优化设计

为设计高性能汽轮机低压进汽系统,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程的方法研究了耦合低压第1级的低压进汽结构的气动性能,并对无叶通道进行了优化设计,同时考虑了不同蒸汽调节阀偏心度对低压进汽系统通流能力的影响。结果表明:原始低压进汽结构会造成较大跨度的静叶进汽攻角和较大的进汽不均匀度,最大汽流角分布在蜗壳的左右两侧;优化的策略在于增大进汽弯管的出流面积和倾角,通过减小滞止涡来减小汽流角跨度并降低进汽不均匀度,这样可以有效地改善第1级静叶进口的汽流组织情况;随着调节阀门偏心度的增加,蒸汽阀通流能力增大,且总压损失降低。研究工作为高性能汽轮机通流设计提供了技术支撑。     

中压进汽腔的流场数值模拟比较

通过数值模拟计算,对中压对称进汽和切向进汽两种结构的流场进行了分析比较,结果表明,单一切向进汽腔的总压损失更小,出口汽流角的周向分布均匀度更好。更进一步,为整体评估中压进汽腔的流场以及对叶片级的流动影响,对中压进汽腔及第1级叶片的整体流体域流场情况进行了分析比较,结果表明,采用大几何角静叶的切向进汽腔气动性能最优;当采取切向进汽腔时,需合理选择第1级静叶几何角并耦合计算,才能实现进汽腔的气动优化。     

亚临界600MW汽轮机调节级内流动规律的数值研究

对600MW亚临界汽轮机部分进汽下调节级的不同工况的气动性能进行了数值模拟。绘制了能量损失、静压、流动分布等随流量变化的曲线图,分析了调节级内的流动特点及流动损失产生的主要因素,为进一步提高汽轮机调节级气动性能奠定基础。     

汽轮机调节级三维复杂流动的数值研究

汽轮机调节级的部分进汽特性,不仅对机组的气动性能和效率具有较大的影响,还在一定程度上影响到其安全性能.基于三维黏性可压缩N-S方程,采用结构化六面体网格,运用有限容积法,构造了带有进汽室的150 Mw汽轮机调节级三维黏性可压缩计算模型,对其内部复杂流动进行了详细研究.分析发现:由于部分进汽.调节级进汽室内部流动较为紊乱...     

工业汽轮机不同进汽结构的气动特性数值研究

高压进汽结构是影响工业汽轮机安全高效运行的关键部件之一。采用数值模拟方法对比和分析了优化前后两种不同进汽结构的气动性能。研究结果表明:在相同的进汽压力和温度下,新型进汽结构的总压损失明显减小,且与原始进汽结构之间的总压损失差异随着流量的增加而增加,证明新型进汽结构对不同蒸汽过热度的适应性更为出色;此外,也考虑了轴向制造偏差对不同进汽结构所产生的影响。本研究将为新型流道在工业汽轮机上的应用提供参考。     

工业汽轮机调节级段复杂流动特性研究

喷嘴调节是工业汽轮机进行变工况调节的主要方式之一。由于调节级部分进汽运行和过渡腔室内气流大幅偏转等原因,从调节级到压力级第1级的通流区域内流动情况复杂,效率损失严重。以某工业汽轮机为例,对包含调节级、过渡腔室和压力级第1级的通流区段进行全周全三维数值计算,分析了4阀点、3阀点和2阀点3个典型工况下的三维流动与各区域压力损失的情况。分析表明,随阀点减少,通流效率从86.1%降低至54.2%,过渡腔室内切向流动加剧,总压损失从2.2%增至45.8%,是影响流动效率的首要因素。另外,中分面螺栓安装时占据部分流道空间,使过渡腔室内通流面积在局部区域变化幅度过大,产生额外流动损失。而且,过渡腔室内的强烈有旋流动会影响下游压力级的入口流场均匀程度和攻角分布,3阀点和2阀点工况时,大的正攻角会使压力级第1级内流动效率降低。研究成果可为工业汽轮机整机变工况运行性能优化和高气动性能过渡腔室设计提供参考。     

汽轮机切向进汽蜗壳设计方法研究

采用3种切向蜗壳设计方法对某50 MW机组高压进汽流道进行了切向设计,获得3种形式的切向蜗壳:切向等截面设计、等环量设计以及线性收缩设计。采用数值仿真方法对3种形式的切向蜗壳进行了气动分析,获得了切向蜗壳的气动性能、流场分布等。结果表明:3种形式切向蜗壳的气动性能各不相同,等截面切向蜗壳的总压损失最大,出口均匀性最差,而等环量和线性收缩切向蜗壳的总压损失更小,出口均匀性也更好。其中,等环量设计的总压损失和出口均匀性均为最优。对于汽轮机进汽流道,不同切向进汽设计方法会导致不同的截面积周向变化规律,进一步影响蜗壳的气动性能。因此,汽轮机进汽流道在进行切向设计之前有必要选择适合的切向进汽设计方法。     

1000MW超临界汽轮机主调阀内流动和噪声计算分析

针对某1000 MW超临界汽轮机主调阀系统(主汽阀和调节阀)内的蒸汽流动和噪声辐射,进行了全三维计算分析.通过求解全三维N-S方程和к-ε湍流模型,并考虑水蒸汽热力性质参数,得到了阀门流道中的蒸汽流场参数;然后采用基于FW-H方程的剪切流噪声模型,求解了蒸汽流场内的噪声源幅度分布.计算结果表明:主调阀流道内的压力损失为1.38%,其中调节阀部件的压损占主调阀总压损的66%;主汽阀和调节阀的喉口位置和阀腔流动死区等位置处的涡量很强,从而成为主要的气动噪声辐射源.     

两种进汽结构气动性能的数值研究

对传统进汽结构和新型切向进汽结构的流场细节进行了数值研究。通过对总压损失系数、阻力系数、马赫数分布以及出口截面压力不均匀度的分析,得到数值结果。计算结果显示:与传统进汽结构相比较,新型切向进汽结构本身的气动性能优于传统进汽结构,这包括总压损失小,阻力系数小,出口参数的不均匀度小。另外切向进汽结构可以为其后的压力级叶片提供了更为理想的的进汽条件,从而保证机组的经济性。     

迷宫式静叶隔板汽封的数值模拟分析

采用数值模拟的方法,考虑迷宫式静叶隔板汽封,对某汽轮机级气动特性进行了计算和分析。重点考察了汽封通道内的蒸汽流动情况,分析了迷宫式汽封气动方面的优点和对叶片气动特性的影响,从而提出了一些有意义的结论和建议。     

能够精确调节流量的新型汽轮机补汽阀研究

对传统的汽轮机补汽阀所存在的问题进行详细分析,为了规避这些问题,研制出一种能够在小开度下精确调节蒸汽流量的新型补汽阀。对新阀门的气动性能和安全性进行分析,结果表明,新型补汽阀很好地解决了传统结构所产生的小开度下流量控制不精确及产生振动、噪声的问题。     

汽轮机低压缸进汽结构变流量工况气动性能的研究

为了探究传统轴向分流和新型环形空腔两种出口导流形式对一型进汽结构变流量工况下气动性能的影响,采用全三维数值模拟的方法对分别带有两种出口导流形式的进汽结构进行研究,并通过分析出口气动参数变化规律,获得二者的变流量性能特性。结果表明：二者在流动损失方面无明显差别,但带有环形空腔出口导流形式的进汽结构在出口气流角均匀度和马赫数均匀度上性能突出,其气流角和马赫数在出口的分布规律也更接近压力级的实际来流情况,为压力级高效、安全运行提供保障。     

汽轮机低压通流区鼓风态流场数值分析

为了研究低压缸进汽流量变化对某汽轮机低压通流区域流动鼓风特性的影响,建立了低压末级通流区域全5级流动分析数值计算模型,并应用SST湍流模型对三维RANS方程组进行了求解。数值计算结果表明:当低压缸进汽流量降低至8.9%THA进汽流量时,末级会出现较为明显的鼓风态流动现象。随着流量的减小,鼓风现象愈加明显。鼓风温度最高的区域位于末级静叶与动叶之间。研究成果可为低负荷工况下汽轮机设计及运行提供参考。     

汽轮机进汽阀的卸载分析

汽轮机参数的提高将导致汽轮机进汽阀开启过程中承受巨大的蒸汽作用力,需要卸载才能开启阀门。本文通过对进汽阀的系统组成、运行控制过程、卸载结构的要素、压力平衡估算办法,以及卸载漏汽对启动过程的影响等多个方面进行分析,以便廓清汽轮机进汽阀卸载设计的思路,为进汽阀的卸载设计和运行提供参考。     

超超临界汽轮机补汽系统优化研究

为最大程度降低补汽阀开启对轴系稳定性的影响,针对2种不同的补汽系统,采用数值模拟、气动试验、现场试验的方法进行了分析研究。研究表明:单阀补汽系统在不同的补汽阀开度下,其左、右两侧出口流量波动变化;在单阀补汽系统的补汽阀出口两侧增加整流装置后,1号轴承振动的性能有很大的改善;调节双阀补汽系统的2个补汽阀开度,可以使机组轴系良好运行,并可以实现更大比例的补汽流量,适应当今机组宽负荷高效率的要求。研究成果可为后续的汽轮机设计和运行维护提供支持。