预旋对迷宫密封动静特性影响研究

建立迷宫密封实验装置与数值分析模型,研究进口预旋对密封系统静力与动力稳定性的影响,并以密封腔为单元对密封段转子受力进行分解,分析各密封腔在不同预旋情况下切向气流力变化影响。研究表明:各密封腔压力高点沿泄漏方向发生偏移是引起各密封腔切向气流力幅值及方向变化的原因;进口预旋可导致原压力高点发生偏移,其偏移方向与进口预旋方向一致,且越靠近进口偏移量越大;首个密封腔与其余腔室压力高点位置存在差异,导致其切向气流力随进口预旋比的变化趋势与其他密封腔相反;转子涡动将引起切向气流力整体偏移,但不改变进口预旋对各密封腔切向气流力作用效果;对于具有较多齿数的迷宫密封,正预旋将降低系统稳定性,而对于具有较少齿数的迷宫密封,正预旋有可能增加系统稳定性。     

部分进汽下调节级叶顶偏心激振特性研究

建立了某350 MW汽轮机调节级全三维计算流体力学模型,研究部分进汽时不同阀序及阀门开度下转子偏心和叶顶围带对流体激振特性的综合影响规律。结果表明:随着各阀后压力升高,累计质量流量增大,激振力先增大后减小;激振力主要来自叶片内弧,但对于偏心状态下的自由叶片,累计质量流量较小时激振力主要来自叶片顶部;垂直与水平方向上的激振力近似相等;非对角进汽时比对角进汽时的激振力大,其中有、无围带叶片模型分别在开启Ⅰ阀、Ⅱ阀和Ⅲ阀时及非均匀开启四阀时的激振力达到最大值,约占高压转子重力的24%～35%;转子偏心及叶顶围带结构均会导致激振力增大,但也受到进汽阀序、转子偏心方向及两者相对位置的影响;相同工况下,转子偏心时最大激振力约为无偏心时的133.94%,有围带叶片的最大激振力约为自由叶片的150%。     

抽蓄机组斜支臂转子支架动态强度研究

开展抽蓄电站斜支臂转子支架在实际运行工况下动态特性的理论与实验研究。建立斜支臂转子支架有限元模型,对斜支臂转子支架结构发电与抽水过渡工况进行计算分析,得到抽水与发电工况下斜支臂转子支架结构的动态响应。基于无线应变电测法,对各过渡工况下转子支架斜筋易损部位进行应力测试。研究表明:发电与抽水工况斜支臂转子支架径向变形与等效应力随载荷的增大而不断增加,其中离心力载荷起主导作用;抽水工况下电磁扭矩可明显加剧径向变形,而在发电工况下其作用效果并不明显;斜支臂转子支架切向承载能力与斜筋倾斜方向有关,同斜筋倾斜方向的电磁扭矩将减小支架斜筋部位等效应力,反之则增大结构等效应力。     

基于变厚度挡板的新型渐扩/渐缩袋型阻尼密封动力特性研究

对传统贯穿式袋型阻尼密封进行改进,通过改变其挡板沿轴向厚度,实现腔室体积沿轴向渐扩/渐缩。建立渐扩式、渐缩式及传统贯穿式袋型阻尼密封结构数值计算模型,应用基于微元理论的密封动力特性系数理论识别方法研究了渐扩(缩)角、进出口压力、转速对新型密封动力特性的影响。结果表明:新型渐扩/渐缩袋型阻尼密封的有效阻尼系数均大于传统贯穿式袋型阻尼密封,其中渐扩式袋型阻尼密封稳定性最好,且3种密封穿越频率变化较小;渐扩(缩)角越大,密封有效阻尼越大;在高频下,有效阻尼系数随进出口压差增大而逐渐增大;转速的升高会降低密封有效阻尼系数,增大穿越频率,进而降低系统稳定性。     

贯通与间隔式逆滞流迷宫密封动力特性研究

提出贯通式与间隔式两种新型逆滞流迷宫密封结构,通过在密封齿上设计微型逆滞喷管,贯通相邻密封腔,利用自然压差产生逆向射流,产生滞止效应,抑制密封腔内周向流动。应用基于微元理论的密封动力特性系数识别方法研究两种逆滞喷管密封动力特性,并与传统迷宫密封进行对比。研究表明:逆滞流迷宫密封产生的反旋流对抑制密封腔内周向流动具有较好的效果;间隔式较贯通式逆滞流迷宫密封具有更高的稳定性,高涡动频率下有效阻尼可达原结构的200%;逆滞喷管的布置增加了原结构密封的泄漏量,但可通过调节周向逆滞喷管数量,满足机组对稳定性需求的同时具有相对较低的泄漏量。     

叶顶密封周向流动及流体激振抑制方法研究

控制叶顶间隙流体进口预旋及周向流动是减小密封流体激振力的主要方法。基于计算流体力学方法,通过在汽轮机某级叶顶间隙入口的动(围带)、静(汽缸)部件上增加新型微型叶栅,研究新型结构对叶顶间隙流体周向流动及流体激振抑制效果。结果表明:在新型微型叶栅的作用下,流体在叶顶密封入口由正预旋变为负预旋,密封有效阻尼系数由负变正,有效抑制了流体激振,提高了转子稳定性;将微型叶栅安装在围带上时对流体激振的抑制效果整体优于安装在汽缸上,且每两动叶片间数量为10个(围带叶栅)与6个(汽缸叶栅)时,转子系统稳定性最好。