超临界二氧化碳干气密封实际气体效应和湍流效应分析

实际气体效应和湍流效应对超临界二氧化碳(S-CO₂)干气密封性能影响很大。建立了典型的螺旋槽干气密封计算模型,采用CFD软件求解S-CO₂干气密封端面流动方程,获取流体在密封槽间隙间的流动状态,研究了不同转速下实际气体效应和湍流效应对密封性能的影响。结果表明：实际气体效应和湍流效应使气膜端面压力分布发生显著变化;实际气体效应会提高气膜开启力和泄漏量,对开启力的增强作用随转速增大而变强,但对泄漏量的影响程度几乎不随转速变化;低转速时,湍流效应对开启力影响微弱,随着转速增大,湍流效应使得开启力急剧增大,且增幅随转速增大而增大;在高转速S-CO₂干气密封中,实际气体效应和湍流效应的共同作用使得气膜端面的开启力显著提高,且湍流效应的影响程度大于实际气体效应。     

基于不平衡同频激励的密封动力特性系数识别

针对传统频域识别密封动力特性系数方法存在的问题,提出利用转子不平衡实现同频激励,在2组不平衡状态下构建4个独立方程,建立密封动力特性系数识别模型。在密封试验台上研究了转子不平衡、转速、进出口压比等因素对密封动力特性系数的影响。试验结果表明动力特性系数中直接项系数相近,交叉项大小相同,符号相反。随着进出口压比和转速的增大,8个密封动力特性系数都增大,直接刚度项增大幅度较交叉刚度项更为明显,直接阻尼项增大幅度与交叉阻尼项接近。同时发现相对振动大小对动力特性系数影响并不大。对影响动力特性系数识别精度的因素进行了分析,提出了试验转速、不平衡工况的合理选择方法。     

高速高压超临界二氧化碳干气密封性能试验研究

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO₂)布雷顿循环发电技术具有多方面优势，未来应用潜力巨大。S-CO₂叶轮机械一般选用泄漏量极低的干气密封，但是S-CO₂的特殊物性对干气密封的密封性能的影响显著，针对S-CO₂干气密封的性能研究多以理论仿真为主，少有试验研究支撑。针对不同运行工况下的S-CO₂干气密封的稳态性能，该文搭建高速高压干气密封试验台，试验研究不同转速、进气压力、进气温度对SCO₂干气密封的泄漏量和摩擦耗功的影响规律，并将泄漏量的理论计算结果与试验值进行对比。结果表明：S-CO₂干气密封的泄漏量及摩擦耗功随转速、压力的升高及温度的降低而增大，转速与压力的影响较大，温度的影响较小。泄漏量计算值与试验值存在一定偏差，最大偏差在20%左右。结果可为理论计算模型及计算方法的修正提供参考，以进一步分析S-CO₂干气密封的密封性能。     

径向环形汽封流动特性研究

提出一种新型径向环形汽封,对其结构及密封原理进行分析。与传统梳齿汽封相比,在结构上增加4个90°转弯,将流体泄漏方向由轴向改为径向。增大密封内流体流动阻力,减小了气流激振力。建立普通梳齿汽封和径向环形汽封三维数值计算模型。计算结果表明,同一密封间隙下径向环形汽封泄漏系数比普通轴向梳齿汽封低20%左右。转速对2种汽封径向气流力影响较小,而对切向气流力影响较大。随转速升高,切向气流力不断增大,系统稳定性降低。同一偏心情况下,径向环形汽封径向气流力约比轴向梳齿汽封大1～3倍,切向气流力约比轴向梳齿汽封小70%～75%,且这一比例随转速升高越来越大。     

进气压力对燃气轮机预混燃烧稳定性影响

燃气轮机预混燃烧条件下易出现燃烧不稳定,而已知燃烧室进气压力为影响燃烧稳定性的关键因素之一。为了研究燃烧室进气压力对燃气轮机预混燃烧稳定性的影响规律,以某重型燃气轮机分管型燃烧室为研究对象,保持燃烧室燃空当量比、进口温度、流量等参数不变,仅改变燃烧室进气压力,采用数值分析方法对燃气轮机燃烧室内流场进行计算,监测燃烧室不同位置的压力,并对压力数据进行统计学分析和频谱分析。结果表明:不同进气压力条件下,燃烧过程中均存在多个特征频率;随着燃烧室压力增加,燃烧室压力脉动变强烈,主频幅值逐渐增加;相同进气压力条件下,燃烧室监测点的压力振动比火焰筒中部振动强烈;轴向振动振型是燃烧振荡的主要振型。该研究结果可为燃气轮机燃烧室的设计改型及机组安全稳定运行提供理论依据,并为进一步的试验研究奠定基础。     

超临界二氧化碳涡轮转子非线性涡动的密封动力特性EI北大核心CSCD

超临界二氧化碳涡轮密封具有较强的气动特性和转子非线性运动特征,为探究密封气动作用对转子运动的影响,该文通过Fluent用户自定义函数和四阶Runge-Kutta构建转子-密封的非线性涡动模型,实现转子非线性动力学与密封流场的联合求解,得到转子受密封气流激振力作用下自由涡动的动力特性,揭示密封气流激振对转子失稳的作用过程。结果表明:不平衡质量力和转子弹性恢复力会使得转子运动呈现弧状的螺旋运动。密封的气体动压作用导致发生转子横向偏移。密封气流激振力呈现带状分布,在工作转速形成明显的振幅,动力系数波动幅度较大。不平衡质量力和气流激振力使得密封有效阻尼较低,更容易发生运动失稳。     

锥形密封流动特性及静态稳定性研究

锥形密封对转子系统动力学稳定性具有较大影响。本文建立不同锥度环形密封数值计算模型,研究渐缩/渐扩锥形密封在不同阻塞与偏心状态下流动特性,分析锥度系数对密封静态稳定性与泄漏量的影响及锥形密封静态不稳定的产生机理。结果表明:渐扩密封在阻塞与非阻塞情况下,表现负的静态刚度系数,出现静态不稳定现象;恒间隙密封在阻塞状态下表现为负静态刚度系数,非阻塞状态下仅在高偏心时存在负静态刚度系数;渐缩密封在阻塞与非阻塞下的气流力及静态刚度系数整体为正值。锥形密封小间隙处较大的负周向速度梯度削弱了小间隙处的压力,使得密封内静态刚度系数表现为负值及静态不稳定。锥形密封泄漏量随偏心率增加而增加。     

Jeffcott转子在油膜力和气流力作用下的非线性研究

以Jeffcott转子系统模型为研究对象,结合非稳态油膜力模型,利用气流力模型对转子运动的非线性动力学特性进行研究.采用数值模拟技术,研究了转子系统的分岔和混沌特性.结果表明,随着转速变化,转子的运动呈现出分岔扣混沌现象,同时转子受油膜力影响较大,在一定转速下出现较大的半频分量,气流力对转子的影响较小.     

极齿关键参数对磁流体密封装置密封压力的影响

以水轮机主轴为研究对象,在有限密封段条件下,利用电磁学原理构建水轮机主轴磁流体密封装置的磁路模型,得到密封压力与磁流体密封磁极角、极齿高度、极齿宽度和极齿槽宽的关系,然后进行数值分析与试验验证.研究结果表明,随着磁极角、极齿高度和极齿槽宽的增加,密封压力呈抛物线变化,磁极角在45°、极齿高度和极齿槽宽在10倍间隙值处取得极大值;随着极齿宽度的增加,密封压力线性减小;随着水轮机主轴转速的增高,离心力对间隙内磁流体扰动不断加剧,甚至造成密封失效.     

汽流激振下汽轮机各向异性转子振动特性分析

为了探究汽流激振对汽轮机转子振动特性的影响,通过数值模拟得到前8级不同负荷下汽流激振力,将其等效为气体轴承施加在转子上。用集总参数法模化某1000MW超超临界汽轮机高压缸转子,建立各向异性支承模型,利用Riccati传递矩阵法求解得到汽流激振对转子振动特性的影响。结果表明：在汽流激振作用区域,负荷越大,椭圆轨迹方位角越大。随着负荷增加,一阶固有转速增加,二阶减小,汽流激振力对固有转速影响不大。随着负荷变大,一阶和二阶的对数衰减率皆减小。当达到额定负荷时,对数衰减率为0.012,较无汽流激振力的下降97.5%,转子稳定性裕度严重不足,容易失稳。     

汽轮机汽封改造引发的疑难振动故障治理

汽封改造在提高汽轮机热效率的同时,也引发了一些机组的振动故障,其中不乏疑难、顽固的振动问题。对某汽轮机在蜂窝汽封改造后出现的振动问题进行分析,得出振动原因是由于该型汽封的技术特点与高中压轴封工艺设计不匹配,引发了轴封体变形,同时在一定程度上影响到汽缸膨胀,最终导致了高中压转子在轴封处发生持久的动静碰摩。在此基础上指出,由于许多汽轮机在低负荷工况下,高中压轴封供汽温度与附近缸壁都会存在显著温差的工艺特点,高中压轴封应慎重选用蜂窝汽封,以避免因汽封改造带来的振动问题。     

水轮机转轮密封处水流的动力特性及其对机组自振特性的影响

首先利用洛马金理论计算了水力不平衡力及其对机组自振特性的影响;进而着重研究了密封处水流的的动力特性;最后通过计算实例说明了密封处水流的动力特性对机组的自振特性和稳定性的影响。     

600MW汽轮机通流部分治理措施

元宝山发电有限责任公司600 MW汽轮机组投产后存在高压缸效率偏低,高、中压缸通流能力不足,机组热耗率高等问题。针对以上问题,更换了高压缸通流部分缺损的汽封块,对高、中、低压缸通流表面采用高压水枪进行冲洗,并在汽轮机分解前及组装后分别进行对轮中心调整及复查、精调,同时进行了以下治理:通过改用压硅胶法测量通流间隙、提高汽封间隙调整质量等措施提高汽轮机缸体效率;在机组大修前后进行试验时,对轴封系统进行诊断;对轴系进行振动测试,对汽封块背弧进行加工,更换损坏的轴瓦下瓦块,以提高轴系稳定性。采取以上措施后,高、中压缸效率得以提高,机组热耗率明显降低,同时节能效果显著。     

旋转超导电机发展现状

大容量旋转超导电机在风力发电、舰船驱动等低速直驱应用领域具有广阔的应用前景。依据是否采用低温耦合传输装置实现低温冷却介质的传输和励磁功率的输入,将旋转超导电机分为动态密封和静态密封超导电机两类。分析了动态密封超导电机的常用定子、转子结构形式及其优缺点。针对静态密封超导电机,以转子分段式磁通切换结构、场调制双定子结构、单体励磁分极式结构等典型拓扑为例,揭示了其能够实现冷却系统静态密封形式的本质原因。最后,对两类超导电机面临的超导励磁绕组失超这一共性问题进行了探讨,从电机本体结构层面,给出了静态密封超导电机抑制电枢反应磁场对超导线圈影响的策略和方法。     

沙角C电厂660MW汽轮发电机组振动故障的诊断及处理

沙角C电厂1号机组第二次大修后因振动异常而无法正常启动,根据监测情况对振动故障进行诊断并对故障原因进行分析,认为主要是由于更换了中、低压缸轴封而引起轴封碰磨.为此,提出了准确的消振对策和今后更换轴封间隙的调整方法,以及在该机组启动过程中应采取的措施.     

汽轮机汽封改造的节能效果分析

介绍通流部分综合升级改造的330 MW汽轮机汽封改造方案,分析所采用蜂窝汽封、刷式汽封、接触式汽封等新型汽封的工作原理、优点和在汽轮机轴系、通流部分中适用的部位。刷式汽封在汽轮机上的应用比较广泛,高、中、低压缸各部位均适合;接触式汽封主要应用于轴端密封;蜂窝汽封用在低压缸末级、次末级叶顶部位及高、中压缸轴端。330 MW汽轮机高、中、低压缸轴端采用3种汽封相结合的方案改造后,轴封漏汽量明显减小。汽轮机高、中压后轴封漏汽量、经过轴加的凝水温升都有明显的降低;高、中压缸间平衡盘汽封漏汽量占主蒸汽流量的份额为1.02%,小于THA工况设计数据1.503%,汽封改造的节能效果显著。     

汽轮机组转子抱死事故的处理与防范措施

汽轮机转子抱死事故时有发生,某汽轮发电机组通流部分改造后,因发电机轴承振动超标进行了现场动平衡。现场动平衡结束后,机组热态启动,发生了汽轮机盘车电机超电流,转子抱死的事故。经过分析认为,转子抱死的原因为启动过程中轴封压力偏低,抽真空后,冷空气由轴封进入汽轮机,引起缸体或汽封部分变形,造成局部动静间隙消失。为了避免该事故再次发生,根据事故分析,制定了监视盘车电流波动及振动幅值变化量的措施。     

汽轮机汽封改造对经济指标和振动影响的测试分析

介绍了汽轮机梳齿汽封的密封原理和缺陷,以及刷式汽封、柔齿汽封两种新型汽封的工作原理、优点和在汽轮机轴系、通流部分中适合的部位。刷式汽封在汽轮机上的应用比较广泛,高、中、低压缸各部位均适合;柔齿汽封主要应用于轴端密封。由于这两种型式汽封密封间隙小,在汽轮机汽封改造中得到比较广泛应用。145 MW机组采用柔齿汽封改造后,满负荷工况下,机组高压缸效率提高3.77%,中压缸效率提高2.65%,热耗率降低321.2 kJ/kWh;220 MW机组采用刷式汽封改造后,满负荷工况下,机组高压缸效率提高2.23%,中压缸效率提高0.56%,热耗率降低290.44 kJ/kWh;330 MW机组采用柔齿汽封和刷式汽封相结合的改造方案后,满负荷工况下,热耗率降低265.84 kJ/kWh。