低压缸小容积流量工况的计算分析和改造措施

对某350 MW超临界机组汽轮机低压缸小容积流量工况的热力参数、流场、末级动叶强度和末级动叶动应力等进行了计算,分析了汽轮机低压缸在小容积流量工况级间热力参数和排汽参数的变化情况,得到了小容积流量工况下低压缸末级动叶的强度和动应力变化规律。对低压缸小容积流量工况的运行风险进行了分析,并提出了相应的改造措施。结果表明:随着低压缸进汽质量流量的不断减少,低压缸末级长叶片区域开始出现涡流和倒流现象,低压缸鼓风发热不断加剧,叶片温度升高,许用应力下降,动应力增大;可以采用增加温度测点和排汽区域喷水减温等手段来保证低压缸的运行安全。     

600MW超临界汽轮机调峰运行过程中高中压转子疲劳寿命分析

通过对某600MW超临界汽轮机高中压转子全尺寸有限元建模,根据机组实际工况的运行数据进行变工况热力计算得到准确的热力边界条件,求解不同变工况下高中压转子内部实时的温度场和应力场。计算结果表明高中压转子调节级、中压缸第一级的叶轮根部为整段转子的应力集中点。该型机组采用中压缸启动方式,冲转参数、切缸操作不当会导致调节级、中压缸第一级产生较大的寿命消耗。蒸汽温度变化的幅度和速率直接影响转子应力集中点的应力峰值大小,但是在一定范围内的温度变化对转子寿命的影响较小,在实际运行中是可以允许的。     

大功率汽轮机末级轮盘-叶片结构接触状态有限元分析

采用Solidworks软件对国产某600MW汽轮机末级叶轮进行三维实体建模,用有限元软件Ansys分析了该型机组末级轮盘-叶片的应力分布。经数值模拟发现,最大应力处位于轮盘与叶片的接触区域,应力值已达到塑性变形区域,但未达到屈服极限。轮盘和叶片的最大应力随着转速增加而呈大致线性增加。得出轮盘与叶片的接触区域既是高应力区域,也是升速过程中应力变化最大的区域。同时得出离心力对叶轮应力变化的影响要远大于汽流力。计算结果可以作为汽轮机末级叶轮疲劳寿命预测的依据。     

汽轮机叶片振动和温度测量

据《火力原子力发电》2 0 0 0年 3月号报道 ,经长时间运行后 ,机组高压汽轮机调节级和低压汽轮机末 2级的疲劳裂纹可能显著影响大修的预定计划。为了精确估算疲劳寿命 ,在 1台 2 2 0ＭＷ机组运行过程中测量了其高压调节级叶片的振动应力和温度以及低压级叶片的振动应力。文章叙说了测量的方法、测量结果以及对与疲劳寿命估算有关的振动现象的考虑汽轮机叶片振动和温度测量@思娟     

汽轮机低压转子末级叶片裂纹及叶根销钉断裂失效分析

本文对汽轮机低压转子末级叶片的裂纹和叶根销钉断裂失效问题进行了详细分析。通过对损坏叶片和销钉的外观观察、微观结构分析、材料成分检测以及运行环境的综合评估,揭示了失效的主要原因。研究发现,叶片裂纹主要是由于长期受高温、湿度变化和蒸汽侵蚀导致的材料疲劳累积,以及叶片设计中的应力集中现象所致;叶根销钉的断裂失效主要与运行过程中周期性的抗拉应力过大以及振动疲劳有关。研究结果表明,对汽轮机低压转子末级叶片裂纹和叶根销钉断裂失效机理的分析能够为汽轮机低压转子末级叶片和叶根销钉的设计、材料选择、加工制造和运行维护提供科学依据。     

350MW汽轮机组末级叶片振动模态分析

以某电厂350MW汽轮机组低压缸末级叶片作为研究对象,采用计算机三维绘图软件对末级叶片进行实体建模,利用ANSYS软件对末级叶片进行振动分析,得出了末级叶片前8阶振动频率特性和对应的振型图。结果显示:汽轮机工作转速不会达到末级叶片的前几阶临界转速,因此,末级叶片在汽轮机工作过程中不会出现共振现象,模拟结果对汽轮机末级叶片的设计和改进具有一定程度的指导价值。     

某汽轮机低压缸次末级叶片安全性分析

火电灵活性技术的发展使大型火电汽轮机的运行工况更为复杂,这对汽轮机叶片的安全性提出了更高要求。基于有限元分析方法,对某汽轮机低压缸次末级叶片的安全性进行了分析计算,得到了叶片的静应力分布、振动避开率以及动应力分布等相关数据,表明了次末级叶片安全性满足强度设计要求。研究成果可为叶片的安全性判定以及机组的安全稳定运行提供理论支撑。     

改进型630MW汽轮机低压缸宽负荷特性研究

以某通流改造后630MW汽轮机的低压缸为对象,开展"低压缸宽负荷特性"试验研究。通过微增出力试验,给出低压缸效率对应单排容积流量的最佳工作区域,为改善机组运行提出了针对性意见;对两种不同低压缸末级叶片进行性能比对,指出在当前负荷率不高的状况下,适当的低压缸末级叶片选型,有助于提高机组宽负荷运行经济性。     

深度调峰运行时汽轮机低压叶片的安全性分析

为了满足电网深度调峰和供热的要求,低压缸需要长期在低负荷甚至零出力工况下运行。本文以某660 MW汽轮机为对象,对其深度调峰和供热工况下低压叶片的通流特性和运行安全性问题进行了研究,得到了不同排汽压力时低压末级叶片的流场分布以及相关参数随背压变化的规律,分析计算了叶片所受汽流弯应力,确定了汽流弯应力随背压的变化。结果表明：该机组在深度调峰和供热的小容积流量工况下,叶片所受汽流弯应力很小,满足不调频叶片的设计要求,能够保证机组安全稳定运行;小容积流量工况下,汽轮机的排汽压力降低,真空度提高,其低压部分摩擦鼓风损失大幅度降低,鼓风发热问题减少,汽流弯应力降低,汽轮机可以安全稳定运行。     

火电机组汽轮机末级叶片的选择

指出了由于额定背压选择不当,目前国内多数配备闭式循环水系统的超临界汽轮机,末级叶片过长.本文给出了合理选择额定背压和末级叶片的方法,并提出,为了获得最佳运行效益,需要考虑将设计重点放在75%左右的负荷段;对于双背压汽轮机,两个低压缸可以选择不同长度的末级叶片.末级叶片优选的结果,既节能,也能增加机组的最大出力.     

大型空冷汽轮机关键技术及解决策略研究

针对大型空冷汽轮机背压和排汽温度随环境温度变化的运行特点,指出了末级叶片变工况问题、低压内缸严重变形以及低压轴承箱变形导致轴承标高不断变化等关键难点。根据多年来空冷汽轮机的设计实践,提出了高阻尼结构末级长叶片、落地式低压缸和落地式轴承等设计技术,设计制造了空冷汽轮机,圆满解决了以上难题,在实际运行中安全高效。     

汽轮机低压缸轴承座振动分析和动平衡试验研究

建立了转子动力学分析时考虑支撑系统刚度后的等效动刚度分析模型,指出等效动刚度随着转速的变化而变化。当工作转速接近支撑系统共振转速时,支撑系统有效动刚度很小,振动对外界激励力敏感,容易发生大幅度轴承座振动。针对某厂600MW汽轮发电机组发生的低压缸轴承座振动故障进行了分析,介绍了机组振动现象、故障原因分析以及在机组上开展的动平衡试验过程。研究结果表明,大型汽轮机座缸式轴承座的振动受支撑特性影响较大,工作转速下运行时容易发生共振现象。这类振动可以通过精细动平衡试验来降低。     

某500 MW汽轮机机组中压转子振动特性计算分析

为了分析某500 MW汽轮机机组中压转子在经过临界转速过程中的安全性,对该机组实际运行中发生振动最大的中压转子进行了振动特性计算与分析.采用自己开发的转子动力学软件计算得到中压转子的第一、第二阶临界转速,分别求得转子在第一阶临界转速和3 000 r/min转速下的最大弯曲静挠度,通过静挠度分析程序计算得到不同转速下对应的等效重力加速度,最后在Ansys中通过施加等效重力加速度模拟了不同转速下转子的不平衡离心力,并施加此离心力载荷来计算分析不同转速下转子的弯曲等效应力分布.结果表明:第一阶临界转速和3 000 r/min转速下的等效重力加速度分别为10 m/s2和1 m/s2;计算得到的各种工况下的最大弯曲等效应力均远小于该材料的屈服极限.     

125MW、300MW汽轮机低压缸通流部份的改进

概况提高汽轮机的经济性,充分利用能源、节约能源是汽轮机设计制造的重要努力方向。低压缸特别是低压缸末几级叶片是决定汽轮机性能、尺寸、汽缸数的重要因素,所以汽轮机设计制造事业重视发展和改进汽轮机低压缸的性能。本文叙述上海汽轮机厂生产的300MW汽轮机低压缸通流部分的改进设计,並对25MW汽轮机低压缸进行分析计算,其中末级和次末级采用三元流设计,改进了气动性能,减少了余速损失,提高了根部反动,不仅使低压缸效率有较大的提高,同时也扩大了机组对负荷变化的适应     

深度调峰工况下600 MW汽轮机低压缸流场数值计算与分析

为了解某600MW发电机组汽轮机低压缸在深度调峰工况下流场情况,建立了汽轮机低压缸7级叶片模型,采用数值模拟的方法进行了6种工况的计算和分析,得到了6种不同进汽参数下低压缸整个流场和末级叶片温度场的分布情况,并分析了低压缸进汽流量、进汽温度对整个流场和末级叶片温度的影响。结果表明:低压缸在质量流量为140t/h时,排汽出口开始出现回流,且出口区域底部最早出现回流;小流量工况下,末级叶片的最高温度出现在静叶片叶顶出汽边附近,且进汽流量越小,回流越严重,叶片表面温度越高;降低低压缸进汽温度,可有效改善鼓风效应并降低末级叶片表面温度。     

125MW机组低压焊接转子稳态及瞬态温度场和应力场计算

本文运用边界无法及有限元法计算了某焊缝有缺陷的125MW汽轮机低压焊接转子的稳态及瞬态温度场和应力场。计算结果表明:机组在稳态运行时,应力水平不高,且温度应力占比重较小,最大应力发生在末级叶轮内腔圆角处。机组启动时,温度应力较大,应力水平较稳态高约31％。机组停机时,焊缝中应力较稳态高。总之,机组在任何允许运行的工况下,应力水平均不很高,只要合理运行,仍可安全使用。     

低压缸切缸工况下流动与鼓风特性数值研究

为了研究低压缸切缸工况时机组的运行能力,以国内某电厂汽轮机低压缸为研究对象,建立低压缸单边八级叶栅单通道流场三维计算模型,分析不同入口流量下其内部流动结构和气动性能以及末级动叶的鼓风加热特性。结果表明：随着低压缸入口流量的持续减小,排汽出口和末级叶栅内会陆续出现排汽回流和汽流分离现象,并伴随有动叶入口的负攻角现象;当低压缸入口流量减小至1.19%额定流量时,工质做功无法弥补低压缸转子旋转耗功,低压缸整机无法输出功率;当低压缸入口流量降低至7.44%额定流量时,末级通道动静交界面靠近叶顶区域和末级动叶通道靠近叶顶区域出现局部高温区,出现切缸工况末级动叶的鼓风加热效应;同时,切缸工况下末级静叶鼓风加热温度抬高程度显著大于末级动叶,相较于额定工况末级静叶和末级动叶表面最高温度分别抬高了约10596%和71.91%。     

超临界机组参与一次调频对汽轮机寿命影响的研究

本研究针对超临界大功率机组参与电网一次调频对汽轮机寿命损耗的影响进行了研究,建立了不同运行工况下的汽轮机转子疲劳寿命的有限元模型,对超临界机组参与电网一次调频时转子的暂态温度场和弹塑性应力场进行了计算分析,确定了不同变负荷速率和温升速率下、定压与滑压运行工况时汽轮机寿命的损耗。结果表明:负荷变化范围为10%时,危险位置轴表面的最大应力为82.18 MPa,应力变化值为69.18 MPa,轴心处的最大应力小于20 MPa,应力变化值小于17 MPa,应力水平很低,热应力也很小。一次调频对高中压缸各级温度变化以及热应力影响很小,对机组寿命的影响可以忽略,机组可以安全的参与电网的一次调频。     

600MW超临界汽轮机末级叶片装配工艺研究

对我国首台600MW超临界汽轮机低压转子末级叶片装配过程进行详细论述。在装配过程中,保证叶片围带的间隙、凸台拉筋间隙要求,使叶片的辐射线位置正确。保证机组通流间隙和运行的可靠性。     

300MW直接空冷汽轮机低压末级流场测量

直接空冷汽轮机组背压受气象条件变化大,造成低压转子运行工况变化大,给末级叶片设计带来新的要求,但未见国内外有报道对直接空冷机组末级流场和湿蒸汽进行过实测研究.作者用新研制的改进型联合探针对某电厂300MW直接空冷机组低压汽轮机末级流场和蒸汽湿度进行了测量.测量结果表明汽流速度从叶根到叶顶逐步增,但静压则基本不变.本文给出了流场测量的所有结果.