部分进汽对密封间隙流体激振力影响的研究

针对喷嘴调节汽轮机在调节级出现的部分进汽对密封间隙内流场的影响,参考某型300MW汽轮机高压前轴封结构,建立了数值计算模型,研究了不同的进汽条件下的密封间隙内流场的分布和流体对转子的作用力。结果表明:部分进汽改变了密封间隙内压力和速度分布,在不进汽区域内出现低压区;间隙内的流体会向低压区填充,出现较大的切向速度;流体对转子的作用力会随进汽方式的不同而改变。与调节级动叶间隙激振力共同作用,可对转子运动和轴系的载荷分配产生影响。     

调节级非定常流动与汽流激振力数值研究

采用ANSYS-CFX商用软件数值研究了亚临界600MW汽轮机调节级在不同工况下的三维非定常流动特性与汽流激振力的变化规律。结果表明:随着调节阀门的开启,调节级后的压力升高,焓降和功率逐渐减小,级效率升高,余速损失减小;部分进汽调节级会对动叶产生明显的激振力;在进汽弧段,动叶激振力变化均匀,而从进汽弧段旋转到非进汽弧段以及在喷嘴端面附近时,汽流激振力会发生很大突变。两阀全开时动叶受切向力最大,随着阀门的开启,叶片受切向力逐渐减小。动叶片受到的低频激振力频率集中区域均小于1 000Hz,远小于高频激振力频率。     

工业汽轮机调节级部分进汽的瞬态研究

采用计算流体力学方法研究某给水泵汽轮机调节级在低压喷嘴单独进汽和高低压喷嘴同时进汽两种工况下的三维非定常流动特性,以及动叶因周向不均匀来流而所受到的激振力变化。结果表明:当喷嘴组给定不同进汽参数工质时会造成调节级动叶入口参数周向不均匀,从而影响动叶做功;动叶离开高压区进入低压区前,动叶做功能力最大;动叶离开低压区进入高压区前动叶做负功;叶片上受到的气流激振力主要脉动频率为1倍轴频及其高阶谐频,叶轮转子受到的气流激振力主要脉动频率为1倍叶片通过频率,其受力大小与入口工质初参数有关。     

汽轮机调节级进汽方式对机组振动影响的试验研究

汽轮机调节级部分进汽引起的叶轮受力不平衡会导致机组受到的不平衡激振力显著增加,这种激振力是引起汽轮机振动的重要因素之一.为了降低汽轮机机组的振动,分析了单通道和对称的双通道两种不同的进汽方式下试验台在低频段的振动情况,并通过实验验证了理论分析的结果.结果表明:采用对称的双通道进汽时,试验台由汽流激振力引起的低频振动相比单通道进汽时有大幅度的降低,轴系的稳定性和安全也得到提升.     

考虑部分进汽影响的调节级变工况特性研究

部分进汽的存在影响机组运行经济性.以某600 MW喷嘴配汽方式汽轮机机组为例,基于量纲分析理论,分别将全开调节阀及半开调节阀后喷嘴组压比简化表示为流量比的函数,提出一种适用于喷嘴配汽方式汽轮机调节级变工况计算模型,并研究分析了部分进汽对调节级内压比的影响;应用所提出的模型,探讨了重叠度的存在对阀门流量特性和机组热经济性评价指标的影响,为喷嘴配汽方式汽轮机机组运行优化研究提供了参考.     

600 MW汽轮机叶轮偏心汽流激振力分析与模拟

以某发电厂超临界600 MW汽轮机转子为研究对象,根据蒸汽做功原理对动叶流道处的动偏心激振力进行了分析.在围带汽封处采用CFD软件模拟涡动转子泄漏蒸汽的三维黏性流场,确定了汽流激振力.计算结果表明:在不对称进汽工况下,转子将受到较大的静态汽流力;当采用对称进汽时,汽流激振力很小,有利于提高转子的稳定性;与额定工况比较,在阀门全开(VWO)工况下,径向激振力的增幅很大,而切向激振力和泄漏量的增幅却很小,表明大型汽轮机采取对称进汽方式可以提高转子运行的稳定性.     

大型汽轮机汽流激振研究现状及展望

分析和总结了大型汽轮机汽流激振的产生机理及特征。对国内外汽流激振研究概况作了介绍,并重点对效率系数β的取值进行了介绍和分析,认为β值与偏心、叶顶间隙、叶距、叶片进出β相对汽流角及升力系数等诸多因素相关,且取值跨度较大。从加大转子刚度、增大系统阻尼和减小汽流激振力等方面对汽轮机汽流激振的预防及消除措施进行了总结,最后从效率系数β的取值、非线性动力学问题的求解、汽封的形式、叶片激振力的优化及轴系稳定性等5个方面对大型汽轮机汽流激振的研究存在的问题及今后的研究方向做了展望。     

倾斜转子对密封流体激振特性的影响

建立了具有倾斜转子的普通梳齿密封全三维数值计算模型,利用计算流体力学方法对转子倾斜情况下密封流体激振力进行了数值研究,得出偏转角度、偏心距、入口压力和转速对泄漏量和流体激振力的影响.结果表明:偏转角度和偏心距对泄漏量影响较小;入口压力与泄漏量呈线性关系;偏转角度、偏心距、入口压力和转速对径向力和切向力的影响基本呈线性关系,偏转角度、偏心距、入口压力以及转速对径向力的影响较对切向力的影响大;由于转子倾斜,径向力随转速和偏心距的增大逐渐减小.     

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。     

基于运行数据的汽轮机调节级变工况特性建模

通过忽略汽轮机调节级的反动度,提出一种推算调节阀后压力和温度的方法,为利用汽轮机实际运行数据建立调节级变工况特性的数学模型奠定了基础。针对某电厂330 MW汽轮机,根据阀门的开闭状态进行分组,利用所提出的方法建立并验证了在顺序阀运行方式下调节级的主导因素模型,在全工况范围内计算了调节级变工况的流量特性参数和效率特性参数。结果表明:模型能够准确计算调节级后的压力和温度,验证了所提出方法的可靠性。     

基于Monte Carlo方法的叶片顶部间隙不确定性分析

以燃气轮机压气机叶片Rotor 37的叶片为研究对象,分析了叶片顶部间隙的不确定性对叶片性能的影响。基于Monte Carlo方法中伪随机数的产生方法、正态分布变量产生方法以及均匀抽样方法,采用C++语言完成了Monte Carlo方法的编程并进行验证。采用该程序抽取了满足正态分布的顶部间隙样本,利用商用CFD(计算流体力学)软件NUMECA计算分析顶部间隙的不确定性对叶片绝热效率的影响。结果表明:在该样本条件下,计算得出的叶片绝热效率基本满足正态分布且叶片绝热效率随着前缘间隙的增大而降低。     

内燃机整机振动的频域控制研究

内燃机整机振动的频域特点显示其与整机振动的固有特性和内燃机的工作转速有关。在整机振动控制过程中,根据频域特性提出PFC（Partial Frequency Control）控制策略,建立以相关频带为函数的性能指标,对该特定频带内的振动施以额外的加权,则可以将主要控制能量集中在该特定频带内,从而提高控制效果。以某柴油机为例,在整机振动频域特性分析的基础上,进行了整机振动PFC控制过程的仿真计算。结果表明,振动控制过程中选定的被控模态在主频带内的振动均取得了高于75％的降幅,使整机振动得到了极大的抑制,控制效果明显。