叶片切向倾斜对大功率汽轮机低压级组小容积流量下沿叶高脱流特性的影响

本文分析了末级静叶前倾，后倾及弯曲对大功率汽轮机低压级组小容积流量下脱流特性的影响。分析了２００ＭＷ空冷汽轮机的低压级组的气动特性，数值实验表明，叶片的倾斜对末级脱流的相对高度有较大的影响。     

大容量汽轮机阀序改造后调节级叶片强度安全性分析

以某600MW汽轮机调节级叶片为研究对象,采用有限元方法对阀序改造后顺序阀工况下调节级叶轮-叶片系统的结构应力、振动特性、瞬态动力响应和动应力进行计算分析。计算结果表明,顺序阀工况下调节级叶轮叶片系统的静强度和动强度满足强度设计要求,阀序改造后调节级叶轮-叶片系统可以安全稳定地运行。     

1710mm长叶片试验转子加工技术研究

介绍了百万等级核电汽轮机低压焊接转子的雏形———1 710 mm长叶片试验转子的主要加工工艺方案,并以该试验转子末级叶轮P24枞树型轮槽为例,详细阐述了数控双头铣床同时加工同一级枞树型叶轮轮槽的新方法,同时还介绍了1 710 mm长叶片试验转子围带的加工方法。这些加工方法的成功使用,为以后百万核电低压焊接转子产品的加工制造提供了可靠的保证。     

某600MW汽轮机低压第6级动叶片断裂原因分析

对某电厂600 MW汽轮机低压第6级叶片断裂事故现场及运行历史数据进行了调查分析,对断裂叶片进行理化检验和断口分析,对叶片离心应力和叶轮叶片系统振动特性进行了有限元计算分析,基于上述工作综合分析了叶片断裂原因。该叶片断裂失效类型是应力腐蚀,裂纹扩展过程中伴随着疲劳扩展。导致叶片发生断裂的主要原因是叶轮叶片系统1阶6节径动频率未能有效地避开"三重点"共振区域。     

用于扭振分析的叶片模型及参数调整方法

以某600 MW汽轮发电机组有干摩擦阻尼围带的低压缸末级叶片为对象,研究了叶片在轴系发生扭振时的振动特点,利用有限元模型得到了叶片组的固有特性,并考虑围带对汽轮机长叶片影响,建立了叶片的弹簧-质量块模型,提出此模型的参数调整方法.结果表明:轴系发生扭振时,叶轮振动为无节径的伞形振动;参数调整使得模型的伞型振动计算结果与实际一致,提高了模型精度.     

国产600MW汽轮机末级叶轮振动特性有限元分析

采用Solidworks软件对国产某600MW汽轮机低压转子的末级叶轮进行三维实体建模,利用有限元分析软件ANSYS对其在0~3000r/min间的7个转速下的模态特性进行了计算,得到了各转速下末级叶轮的前12阶模态频率、振型云图,绘制出了末级叶轮的坎贝尔图。在此基础上,建立了末级叶轮各阶模态频率随转速变化的定量关系,3000r/min转速下各阶模态频率的增量随模态阶数的定量关系。     

叶片整圈振动特性分析及调频优化

为了避免叶片在运行过程中发生共振现象,针对某汽轮机低压次末级动叶片,采用全三维有限元分析方法对整圈叶片-叶轮模型进行振动特性分析。结果表明：初始围带厚度下1阶8节径振型在工作转速范围内出现“三重点”共振,不满足频率避开率要求,容易发生共振,需要进行调频改进;通过改变叶片围带厚度和围带接触面长度进行调频优化,并通过试验验证了调频后“三重点”转速与工作转速避开率满足要求,调频方案有效。     

动叶可调轴流风机前后级叶轮单叶片非同步调整时的内流特征

对某两级动叶可调轴流风机进行了整机三维定常数值模拟,研究了不同工况下第一、第二级叶轮单叶片安装角发生非同步调整对风机整机、单级叶轮以及异常叶片周围流场的影响.结果表明:叶片安装角发生小角度偏离时,风机的全压和效率均变化不大,随着偏离度△βy的增大,风机性能显著恶化;第一级叶轮异常时风机的整体性能、单级叶轮的总压升能力和异常叶片自身的做功性能以及前后级导叶效率均劣于第二级叶轮异常时,尤其是负向偏离时表现更显著,仅△βy=12°时优于第二级叶轮异常时;正向偏离时,第一、第二级叶轮的熵产率和流线分布呈相似规律,均在异常叶片吸力面侧尾缘形成高熵产率区和分离涡,其大小随△βy增大而增大;负向偏离时,第一级叶轮异常时在异常叶片的压力面侧为高损失区,而第二级叶轮异常时则对相邻叶片的吸力面产生影响,并在其尾部形成分离涡.     

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。     

基于数值模拟的多级离心泵叶轮固液两相磨损特性分析

为了研究多级离心泵叶轮在输送固液两相介质过程中的磨损特性,基于ANSYS-CFX软件,采用Particle离散相模型和标准κ-ε湍流模型,通过对两级离心泵在三组不同固相体积浓度和固体颗粒直径下的组合模型进行固液两相定常数值模拟计算,获得设计点工况下多级离心泵叶轮固相体积分数变化规律。结果表明,数值模拟结果与实际磨损部位相吻合,随着固相体积浓度和颗粒直径的增加,叶片压力面包角为105°的叶片尾部附近磨损最为剧烈,首级叶轮后盖板靠近叶片压力面处磨损加剧,靠近叶片吸力面处磨损逐渐减轻,次级叶轮后盖板靠近叶片吸力面和压力面处的磨损均逐渐加剧。     

小流量模型级叶片扩压器对叶轮的冲击

数值试验结果表明了某离心压缩机小流量模型级采用有叶扩压器可以显著提高模型级的效率,然而由于考虑到有叶扩压器可能对于叶轮造成冲击,因此在有叶扩压器的使用问题上需要非常谨慎。在扩压器叶片前缘与叶轮轮缘的距离较近位置的前提下,在不同流量下对其进行非定常数值模拟研究,研究叶片扩压器存在时叶轮上的压力脉动。结果表明,叶片扩压器对叶轮有着强烈的冲击。     

52吋低压末级叶片

低压缸用的52时叶片:(1)核电汽轮机与火电汽轮机相比,在同一输出功率的情况下,核电汽轮机的排汽量为火电汽轮机的1.6～1.8倍,因此,为了提高汽轮机效率就要求减少排汽损失,以增加电力输出。为了达到加长末级叶片的长度,增加排汽面积这一目的,三菱公司早就加紧了用于低压缸的52时末级叶片的研制。52时锻造叶片已经完成了设计和要素试验,工厂造了一部分叶片,装入叶轮,预     

汽轮机末级动叶片出口边水蚀特性及疲劳裂纹扩展的研究

空冷汽轮机组、调峰汽轮机组及热电联产汽轮机低压缸在小容积流量工况下运行时，末级动叶片根部分离流区的回流会将排汽缸湿蒸汽中的水滴带回叶栅通道，使动叶片吸力面出口区侵蚀并引发疲劳裂纹。为了确定机组负荷工况对叶片水蚀特性及叶片安全性的影响，首先利用流线曲率法发展出一种计算回流气动特性及水滴撞击叶片速度的方法。并用以分析了一台200MW汽轮机末级动叶根部出口边水蚀的特性，分析结果与实际情况较一致。此后，采用断裂力学理论研究了出口边水蚀缺口处的裂纹萌生期与扩展的增长率，计算结果与实际裂纹发展情况较为符合。所发展的方法为研究预防叶片出口边水蚀方法和合理制定机组检修周期提供了有用手段。     

有限元技术在空冷汽轮机长叶片设计中的应用

首先采用有限元技术对某空冷汽轮机低压末级长叶片的整圈振动特性进行计算,随后时由整圈自锁长叶片围带和凸台不同接触间隙造成整圈振动特性的变化进行了数值分析,最后对空冷低压长叶片各个部分的强度进行了分析.有限元计算结果与动频试验的结果偏差很小,强度计算结果也满足设计规范的要求.这些先进计算技术的应用,大大缩短了长叶片的研发周期,保证了空冷低压长叶片的安全运行.     

垂直螺旋风力叶片周围的三维流动特征分析

提出一种新型的垂直轴螺旋风力叶片,分析叶片附近的流动特征与叶轮力矩特性之间的关联.采用计算流体动力学(CFD)方法,运用Spalart-Allmaras湍流模型,对两叶片叶轮内外的三维湍流流动进行数值计算.分析设计风速下的叶轮力矩系数;在来流速度为4m/s的低风速条件下,对最大力矩系数工况和最小力矩系数工况下的流动参数分布和空间流动结构进行对比研究.研究结果表明:该叶轮的力矩特性较好;叶片两侧的压差和大尺度低压区的位置是影响该叶轮运行特性的两个重要因素;叶片附近的流动具有明显的三维空间结构.     

叶片后弯角对车用离心压气机性能的影响

对比分析了6种不同转速下压气机性能的试验与仿真结果.在验证了ANSYS CFX软件用于压气机性能模拟分析中的可靠性后,采用数值模拟方法对3种不同叶片后弯角的叶轮进行了性能计算,得到了相关转速下的压气机特性曲线.仿真结果表明:在不改变压气机出口静压时,在一定的叶片出口角范围内,叶片后弯角的增加使两条特性曲线均向小流量方向偏移,但近喘振点边界得到了拓展,使得压气机的流量范围变得更宽;在小流量区域内,叶片后弯角的增大能够改善压气机内部流动状况,提高叶轮工作效率;而在大流量区域内,较大的叶片后弯角会使叶轮的流通特性降低,叶轮的工作效率反而会降低;适当增加叶片后弯角可以增大压气机工作范围,使压气机效率和流道内的流动均得到提高和改善.     

汽轮机叶片改型及三维气动优化设计

为了提高汽轮机的效率,本文采用基于人工神经网络及遗传算法的叶轮机械叶片三维优化设计方法,对某低压叶片级组进行优化设计.优化目标是在流量不减小的情况下,减少叶片内的流动损失,增加叶片的总总效率及等熵效率.优化仿真结果显示,优化后所获得的扭曲叶片有效地改善了次末级叶根处的流动分离,流道损失显著降低,流量和总总效率也都得到了大幅度的提高.     

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。     

两级动叶可调轴流风机内流特征的数值模拟

采用Fluent软件对某600 MW机组配套的两级动叶可调轴流一次风机进行了全三维定常数值模拟,分析了风机第一、第二级叶轮内流特征和动叶安装角对风机性能的影响.结果表明：第二级叶轮出口总压整体呈现高压区和次高压区交替分布的特征,且比第一级叶轮的对称性差;第一、第二级叶轮叶片压力面、吸力面的总压和静压分布规律相似;第二级叶轮叶片压力面和吸力面相应位置上的静压值均大于第一级叶轮叶片;随着动叶安装角的增大,第一、第二级叶轮的总压升系数和静叶的扩压系数均增大,且第二级叶轮大于第一级叶轮,表明第二级叶轮的做功能力和静叶的扩压能力均比第一级叶轮的大.     

叶片型线对纯径流式向心透平气动性能的影响

以实验室的某纯径流式可调向心透平为研究对象，应用计算流体力学软件FLUENT,比较分析了几种不同曲线为动叶叶型对透平性能的影响；在此基础上，提出以阿基米德螺线为中弧线的叶片参数化造型方法，结果得到气动性能良好的叶片型线，阿基米德螺线叶型的叶轮效率比连锁螺线提高8%;参数优化后的叶型比原曲线叶轮效率提升5%左右。以优化后的曲线为叶轮型线，在不同操作参数下，得到了透平的轴效率特性曲线。研究可为小功率向心透平的叶片设计和优化提供指导。