平面叶栅中湿蒸汽两相凝结与流动问题的数值分析

汽轮机末级中存在大量汽液两相混合流动现象。通过对湿蒸汽流动过程的分析,以经典成核理论为基础,对平面叶栅中的湿蒸汽流动进行了模拟。计算结果显示了蒸汽凝结主要发生的区域及在整个流场中湿蒸汽的流动特征。通过对流场的分析及与实验数据的对比,表明所用计算模型及方法可以正确模拟湿蒸汽流动过程,为优化设计和减小冲击损害提供依据。     

湿蒸汽非均质高速凝结流动的数值研究

基于冠状成核机理,建立了湿蒸汽两相非均质凝结流动数值模型,对缩放喷管、汽轮机叶栅和汽轮机级内湿蒸汽两相非均质凝结流动进行了数值模拟．结果表明：与自发凝结相比,非均质凝结流动中杂质颗粒改变了凝结过程;杂质颗粒减小了喷管中凝结激波强度,改变了汽轮机叶栅中的压力分布,降低了蒸汽过冷度,减少了不平衡热力学损失;在汽轮机级内,非均质凝结流动的动、静叶进、出口汽流角接近过热蒸汽流动的动、静叶进、出口汽流角,其动叶前压力高于过热蒸汽的动叶前压力,但级反动度偏离过热蒸汽流动数值．     

汽轮机湿蒸汽特殊形态二次水滴探讨

为了开展汽轮机内湿蒸汽二次水滴流动机理实验研究,研制了基于单帧单曝光图像法(SFSEI)的汽轮机湿蒸汽测量探针系统对太仓港协鑫发电有限公司330MW机组低压汽轮机末级进行了湿蒸汽二次水滴测量,获得了几种特殊形态二次水滴图像,并对其特征与形成原因进行初步探讨,为此类问题的后续实验研究提供参考。     

600 MW机组排汽管道内湿蒸汽的数值模拟

建立了600 MW发电机组直接空冷排汽管道内湿蒸汽两相流动和传热的数学模型.利用计算流体力学软件FLUENT,对典型工况下汽轮机的排汽状况进行了数值模拟,对二维管道内湿蒸汽速度场、温度场和两相场进行了分析和研究.结果表明:在典型工况下,流经各蒸汽分配管的流量不均,压降不同,应进行结构的改进.     

考虑水膜闪蒸现象的饱和蒸汽汽轮机建模

为研究饱和蒸汽汽轮机变负荷过程的热力特性,采用两相流非平衡箱体模型对饱和蒸汽汽轮机叶栅内湿蒸汽的汽-液两相流过程进行了仿真研究,分析了饱和蒸汽汽轮机叶栅流道内汽、液两相工质间的能量、质量的交换过程,并在此基础上建立了一类可以反映饱和蒸汽汽轮机各级叶栅参数分布的基元级集总参数模型。     

SPX直接空冷排汽管道系统内湿蒸汽的数值研究

建立了斯必克斯(SPX)公司设计的某2×135MW发电机组直接空冷排汽管道内湿蒸汽两相流动和传热的数学模型.利用计算传热学软件FLUENT,对典型汽轮机工况下的排汽状况进行了的数值模拟.对二维管道内湿蒸汽速度场、温度场和两相场的模拟、分析和研究,为空冷排汽管道系统的优化设计提供帮助.     

西安交大对湿蒸汽两相流科研的概况

大功率汽轮机末几级以及轻水反应堆核电站汽轮机和地热电站汽轮机的各个级的工作蒸汽都包含汽与水两个相的湿蒸汽两相流。湿蒸汽中以水滴和水膜形式出现的水份对汽轮机的效率及叶片的工作安全性具有甚为有害的影响。随着电力工业的迅速发展和地热资源的广泛利用,国内外近年来在理论及试验方面对湿蒸汽透平级中湿蒸汽两相流的形成机理、流体动力特性及其造成的有害影响和防护措施开展了广泛和深入的研究。     

关于汽轮机内湿蒸汽两相凝结流动的研究进展

汽轮机内的湿蒸汽非平衡凝结流动会导致机组效率降低和叶片水蚀损坏。由于两相流动远比单相流动复杂,通过实验难以测量其凝结特性。对此,通过分析国内外湿蒸汽两相流理论和实验研究现状,总结了现有的3种研究方法,并指出研究中存在的问题,讨论了两相流凝结机理及其求解方法,阐述了几种湿蒸汽测量方法优点及不足之处。分析指出:凝结相变过程十分复杂,传热传质在微米级水平发生,因此,有必要发展一种考虑两相间耦合的凝结模型。结合两相流数值研究的现状,对汽轮机两相流数值的求解方法进行阐述。湿蒸汽两相流研究为汽轮机通流部分设计和改造提供了理论参考。     

汽轮机中湿蒸汽两相凝结流动研究

在汽轮机湿蒸汽透平级中,湿蒸汽两相凝结流动现象的出现降低了透平级的流动效率,并且造成了透平叶片的水蚀损坏.本文针对汽轮机中的自发凝结流动,介绍了湿蒸汽两相流动数值研究发展的现状,以及西安交通大学TurboAero研究组在此方面的研究情况,以期对我国湿蒸汽汽轮机的设计以及湿蒸汽两相凝结理论的工程应用起到推动作用.     

600MW机组“Y型”排汽管道系统内湿蒸汽的数值研究

对德国基伊埃(GEA)公司发明专利--"Y型"(枝状)直接空冷排汽管道进行数值研究.建立华电宁夏灵武一期2×600MW机组直接空冷排汽管道内湿蒸汽两相流动和传热的数学模型.利用计算流体力学软件FLU-ENT,对典型汽轮机工况下的排汽状况进行了数值模拟.对二维管道内湿蒸汽速度场、温度场和两相场的模拟、分析和研究,为直接空冷排汽管道系统的优化设计提供帮助.模拟结果表明:在汽轮机典型工况下,水蒸汽流经各蒸汽分配管的压降约为高位布置方式水蒸汽压降的1/3,且流量分配更均匀.     

蒸汽轴向流动对汽轮发电机组轴系扭振响应的影响

对在汽轮机高压和中压调节阀快关动作后蒸汽沿轴向流动过程对轴系扭振响应的影响进行了研究。轴系的计算模型采用连续质量模型。外激励模型是考虑了汽轮机ＤＥＨ系统、热力系统以及单机对无穷大电网的机电耦合数学模型。对３００ＭＷ汽轮发电机组的仿真计算表明,考虑蒸汽流动导致的激励扭矩沿汽轮机轴向瞬时变化时,对轴系的扰动和轴系扭振的激励加强,蒸汽载荷变化对汽轮发电机组轴系扭振的影响是较大的,在轴系安全评价中必须加以考虑。图４参３     

200MW汽轮机通流部分改造

扼要阐述了哈汽公司早期生产的200MW汽轮机通流部分效率低的现状及原因。结合扬州发电有限公司4号、5号机组通流部分改造的实际情况，介绍了改造中先进技术的应用和改造的效果。     

国产125MW汽轮机通流部分技术改造及效果分析

介绍了半山发电厂4号汽轮机（125MW）采用国产第三代先进技术进行通流部分改造的设计特点及其实施情况，并通过热力性能考核试验对改造效果进行了技术分析。     

汽轮机级组特征通流面积的应用

介绍了汽轮机级组特征通流面积在工程实际应用中的相关表达式,以某火电厂310MW机组为例,对汽轮机级组特征通流面积进行分析。通过计算级组特征通流面积的偏差率和级组的相对内效率,判断汽轮机通流部分的运行状况,得出汽轮机第Ⅰ级组通流面积减小、其它级组工作正常、第7段和第8段抽汽压力测量值不准确、以及第5段和第6段抽汽口可能有热蒸汽漏入的结论,并提出在机组大修中对重点部位进行检查和处理建议。实践证明,利用级组特征通流面积进行理论分析的结果与实际相吻合。     

600MW汽轮机通流全三维优化设计

介绍了应用多级全三维数值模拟计算程序对哈汽600MW汽轮机通流进行优化设计,使哈汽600MW汽轮机通流效率得到了显著提高。     

浙江省125MW机组通流部分改造后机组振动处理总结

对我省国产125MW机组通流部分改造后机组启动振动处理情况进行了详细论述．并对机组情况进行了评价，可供今后125MW机组改造参考之用。     

5MW实验汽轮机内湿蒸汽两相流实验研究

在1台5MW3级实验汽轮机上进行了湿蒸汽两相流的实验研究,实验在3种不同进汽温度下进行,用联合探针测量了末级叶片前后沿径向和周向的流场、蒸汽湿度、水滴尺寸等参数,并分别用2种方法确定了末级前后的蒸汽参数,获得了3个级的级效率。比较发现,发生凝结的第2级的级效率低于其它2级,这表明凝结过程存在很大的热力学损失。     

上汽-西门子超超临界1000MW汽轮机的优化运行

为了提高上汽-西门子超超临界1 000MW汽轮机的运行性能,进行了汽轮机高、中、低压缸通流效率变化特性试验,并以试验结果分析为基础,针对性地开展了机组运行优化研究.通过汽轮机进汽端不同滑压方式的试验比较,确定了机组滑压优化控制曲线,降低了汽轮机高压调门的节流损失;通过开发基于SIS平台的冷端优化管理系统,指导运行人员按照收益与成本比较排序结果来确定循环水泵等冷端设备的优化运行方式,实现了冷端运行效益的最大化;针对汽轮机第六级抽汽的2根管道存在温度偏差的问题,在管道外壁加装了隔热套,将管内蒸汽温度提高10K以上,消除了管内积水隐患.在试点1 000MW汽轮机上的实际应用结果表明:这些优化改进措施的实施不同程度地提高了机组运行的安全性与经济性.     

500MW汽轮机蒸汽冷却改造的数值分析

为了降低转子由高温蠕变导致的永久弯曲变形速率,以俄制500 MW汽轮机对称进汽结构中压转子的冷却装置为研究对象,利用Fluent软件分析了不同冷却蒸汽流量对再热蒸汽流场的干扰程度以及对机组热效率的影响.在不同冷却蒸汽温度下,对转子前两级的表面温度分布以及转子的高温蠕变速率进行了计算.结果表明:当冷却蒸汽流量在20 t/h以下时,其对再热蒸汽流场的影响很小;冷却蒸汽的最小流量应该大于0.65 t/h,否则在第一级叶轮根部会发生蒸汽逆向流动;当冷却蒸汽流量在允许范围内变化时,流量对转子的冷却效果影响不大,影响转子温度场的主要因素是冷却蒸汽温度;当冷却蒸汽温度分别为470℃、480℃和490℃时,可以分别使转子的安全运行时间延长至19.0年、14.3年和11.0年.     

汽轮机在发动机工况下调峰运行方式的研究

提出了发动机工况下汽轮机所需的最小冷却蒸汽流量及不同背压下冷却蒸汽所作功的计算方法，并以国产200MW汽轮机的中压缸为例进行了计算。计算结果与前苏联W-200-130机组发动机工况实验结果相吻合，证明了本文提出的计算方法是可行的，为今后我国进行发动机工况试验提供了有益的参考。