超超临界机组汽流激振力计算模型的研究进展

研制、生产和发展超超临界汽轮发电机组是火力发电节约能源、改善环保、提高发电效率、降低发电成本的必然趋势。由于汽流激振是目前公认的影响超超临界汽轮机安全性、可靠性的关键因素之一,在分析汽流激振对超超临界机组的影响和产生汽流激振的原因基础上,比较单控体、双控体、流线型、振荡流体力学和全三维模型分析等汽流激振力模型的优缺点,提出基于GPU技术的CFD数值模拟方法计算汽流激振力,在保证计算精度的同时可以大大提高计算速度,为实际工程应用提供新方法。     

汽轮机汽门快控功能仿真与参数辨识

针对汽轮发电机组汽门快控误动引起汽轮机超速失稳的问题,建立了汽轮发电机-无穷大电网耦合模型,验证了汽门快控功能的作用效果,并对逻辑参数进行了辨识。设置延时逻辑过滤功率变送器畸变信号,引入故障临界切除时间作为参数辨识依据。结果表明:汽门快控功能具有良好的防超速、稳运行作用,当汽门延时时间设置为60～70 ms,关闭持续时间为0.3 s时,既可有效避免汽门误动,又能防止机组超速事件发生。     

汽轮机转子中心孔对转子温度和应力分布的影响

为使汽轮机转子在线热应力监测和寿命管理系统中的危险截面确定有准确的依据，对135MW汽轮机转子进行冷态启动条件下的热一应力耦合有限元计算。计算了存在中心孔和无中心孔两种转子模型，及在相同几何尺寸、相同边界条件和初始条件下的温度分布和应力分布。计算结果表明，两个转子模型的外表面应力差异不大，但中心部位的应力相差较大。     

湿蒸汽流场下介入式探针振动数值模拟

介入式探针在汽轮机末级与湿蒸汽流场相互影响,采用双向流固耦合技术对该三元流动问题进行数值分析,研究探针在湿蒸汽流场下的受力情况和振动特性. 利用Workbench平台搭建流固耦合模型,采用基于湍流剪应力输运的k-ω模型以提高计算精度. 计算结果表明：探针在X、Y、Z方向的振动周期略有波动,最大振幅分别为0.28 mm、4.75和5.50 μm. 由于光学探针结构特殊,探针前端测量区域受到压差作用力很小,前端的形变量增长率有所降低. 在振动过程中,探针背流方向约2/3探针长度处应力值最大,该值远低于探针材料的许用应力,且在计算工况下不会引发共振效应.     

汽轮机调节级临界压比特性

为了实现汽轮机负荷的精确控制,提升自动发电控制(AGC)与一次调频能力,消除功率波动源,提高安全可靠性,通过理论计算准确得到汽轮机调节级的临界压比,研究级临界压比与流量、反动度和速比之间的关系,分析新蒸气参数、机组配气方式、结构尺寸对调节级临界压比的影响.得出调节级中全开阀后的喷嘴组最先达到临界,级临界压比是只与调节级结构尺寸有关的常数,与新蒸气参数、机组配气方式无关.对部分配气方式进行优化,消除不同配气方式之间的流量偏差,将流量误差控制在1%以内.以某600 MW超临界汽轮机为例,通过与流量特性试验、实际运行数据的对比,验证了理论计算和分析的准确性.     

透平叶片试验模态分析中的离散建模方法研究

在试验模态分析过程中,离散建模方法的不同对模态分析结果的准确性产生重要的影响.对某一透平弯扭叶片,根据模态理论构建模态分析试验台,通过对比实验,从振型的真实性、振型的可分辨性、测试误差大小以及测试时间方面综合研究离散建模方法对试验模态分析结果的影响.结果表明,所建立的模型越接近真实叶片的形状,其模态振型越逼真,但是对各振型频率的数值影响不大;选择合理的离散网格数目能在保证振型的可分辨性的基础上减少测试误差.研究的结论为透平叶片试验模态分析过程中的测试模型和离散网格数目的确定提供了指导.     

重力热管蒸汽发生器热力学分析

为挖掘热管蒸汽发生器回收余热的潜能,基于耗散理论,对不考虑黏性耗散影响和考虑黏性耗散影响的两种情况,分别推导出无量纲参数（耗散数和耗散数）的表达式,并结合工程案例,分析了热管蒸汽发生器烟气侧入口处迎风面流速、热管外径及热管蒸发段长度等参数对耗散数和耗散数的影响,并给出一些有关热管蒸汽发生器设计的建议.研究表明：当不考虑黏性耗散影响时,耗散数和耗散数的变化趋势与温度耗散的变化趋势相同;当考虑黏性耗散影响时,耗散数和耗散数的变化趋势与温度耗散和压力耗散乘积的变化趋势相同,且耗散数比耗散数对迎风面流速、热管外径和热管蒸发段长度等参数变化的响应更敏感.上述方法为热管余热回收装置的热力学性能研究提供了参考.     

汽轮机单顺阀切换过程中不平衡汽流力分析

汽轮机单顺阀切换运行时调节级由全周进汽转变为部分进汽,调节级叶轮受力不平衡,轴承载荷增大,出现瓦温、振动问题。针对单顺阀切换的瓦温过高问题,分析了汽轮机部分进汽下的调节级受力模型,计算了不同切换方式下高压缸轴承的受力情况,从定性和定量两个角度证明优化后的配汽切换方案减小了轴承受力,与配汽切换试验得到的结果一致。该研究从理论角度证明了选择合适的配汽切换方式能够减少高压缸转子的不平衡受力,实现机组升负荷过程中的单顺阀安全切换,为同类型机组的顺序阀安全运行提供了可以借鉴的经验。     

炼铁伴生能源联合循环系统热力学性能分析

针对富余煤气和烧结余热分散回收利用效果不显著的问题,提出一种炼铁伴生能源联合循环发电方法.通过系统整合,即将烧结余热引入余热锅炉,与传统的富余煤气燃气-蒸汽联合循环系统耦合,构成炼铁工序伴生能源联合循环系统,使炼铁工序中伴生的富余煤气和烧结余热资源梯级利用.基于能量平衡、平衡和能级平衡理论,对系统整合前后热力学性能进行分析比对.绘制出整合前后系统的能流图和流图,并计算出系统中各个组件的能损失和损失.结果表明：在富余煤气初参数和蒸汽侧热力参数均相同条件下,整合后系统能效率及效率分别较整合前提高了1.51%和0.64%,而能级差降低了11.8%.     

基于多重环境时间相似理论的燃气轮机热通道部件剩余寿命预测方法

为了制定科学、成本合理的燃气轮机维修策略,解决当前燃气轮机运行维修管理费用高的问题,提出一种基于多重环境时间相似(METS)理论的燃气轮机剩余寿命预测方法。该方法引入同目标机组具有相似运行环境的同类型机组作为参考机组,利用经验运行数据,求解其在实际运行条件与基准运行条件下寿命评估参数(运行时间和启停次数)的相似系数。基于METS理论,通过计算目标机组在实际运行条件下的实际运行时间和启动次数,得到其在基准运行条件下的等效运行时间和启动次数,将计算结果与最大维修间隔比较,预测目标机组的剩余寿命。为准确计算目标机组在实际工作条件下的运行寿命,克服传统人工统计的不足,提出实时寿命和历史寿命的计算方法。最后,依据上述方法,开发了实现程序,并以某厂燃气轮机热通道部件的剩余寿命预测计算为例,验证了该方法的有效性和实用性。