超临界350 MW机组低压缸切缸技术冷却蒸汽热力分析

针对超临界350 MW机组低压缸切缸技术冷却蒸汽的设计问题,基于汽轮机的热力设计计算方法,通过对不同冷却条件工况下以及正常运行工况下低压缸通流各级叶片出口温度分布进行详细的计算及分析,得到其与冷却蒸汽量和蒸汽温度的关系。结果表明:在切缸运行工况下,末级叶片处于鼓风状态,此时低压缸排汽温度基本与冷却蒸汽流量和冷却蒸汽温度呈线性变化趋势,与冷却蒸汽流量负相关,与冷却蒸汽温度正相关,因此合理设置冷却蒸汽流量和温度可以有效控制末两级叶片的出口温度。本文从理论分析角度为机组切缸后低压缸冷却蒸汽的设计提供依据,为机组切缸提供相应的安全理论支撑。     

超低负荷工况下大功率汽轮机低压缸内温度场分布特性研究

超低负荷下,汽轮机低压缸内的温度分布情况直接影响汽轮机的安全运行。为了更加清晰地分析蒸汽在低压缸内的温度分布特性,采用非平衡凝结流动模型、SST k-ω湍流模型对某300MW汽轮机极低负荷工况下的低压缸流场进行数值模拟,分析了整个低压缸内蒸汽流动特性、做功能力、温度分布以及近零功率时冷却蒸汽参数变化对温度场的影响。结果表明:汽轮机在30%机组热耗验收工况(turbine heat acceptance,THA)时,末级动叶根部出现了回流。在20%THA左右时,末级已经出现了鼓风现象,动静叶顶部出现漩涡,温度明显上升,且此时末级做功为负功率输出。在近零工况下时,低压缸排汽温度与冷却蒸汽流量和冷却蒸汽温度呈线性变化趋势,与冷却蒸汽流量负相关,与冷却蒸汽温度正相关,因此需设置合理的冷却蒸汽流量和温度来控制末两级叶片的出口温度。研究成果可为超低负荷工况下汽轮机的运行提供参考。     

小流量工况下低压缸进排汽参数对流场和叶片温度的影响

建立了某电厂汽轮机低压缸五级叶片单通道模型,采用数值模拟的方法进行多工况计算与分析,得出了5种不同进出口参数工况下的流场和末级叶片温度场分布。分析了低压缸进口蒸汽质量流量、进口蒸汽比体积、进口蒸汽温度、排汽压力对于流场和末级叶片温度的影响。结果表明:在小流量工况下,出口区域靠近末级叶根的部位最早出现回流,且末级叶片的最高温度出现在静叶片叶顶出汽边附近,进汽流量越小,回流越严重,鼓风效应越明显,叶片表面温度越高;提高进口比体积对于改善叶片脱流基本没有效果,降低低压缸进口蒸汽温度和出口压力对降低末级叶片表面温度以及改善鼓风效应均有较好效果。     

低压缸零出力供热工况中低压缸连通管内部流动数值模拟

对低压缸零出力技术改造后的某300 MW供热汽轮机组中低压缸连通管、连通管液控蝶阀、采暖抽汽管道、冷却蒸汽旁路、冷却蒸汽流量孔板和冷却蒸汽调节阀等根据实际尺寸建立三维模型,并进行网格划分;并采用Realizable k-ε模型和Scalable壁面函数法进行不同供热工况下中低压缸连通管及冷却蒸汽旁路内部流动数值模拟。模拟结果表明:中低压缸连通管及冷却蒸汽旁路系统复杂结构会使蒸汽流动产生分离,使整个管路系统内流动不稳定,低压缸进汽口流动不均匀;低压缸零出力工况,蒸汽在冷却蒸汽调节阀出口扩张段会产生超音速,并在其后连接的弯头处产生强激波和马赫盘。模拟结果反映了汽轮机抽汽供热及低压缸零出力工况中低压缸连通管内较复杂的蒸汽流场和状态,为后续技术改造的方向提供了理论依据。     

300 MW直接空冷汽轮机低压末级鼓风态流场及湿度测量

研制了基于多波长消光法和4孔楔形气动探头的改进型联合探针,用该探针测量了某电厂300 MW直接空冷机组低压汽轮机末级后在满负荷40 kPa背压运行时末级后的流场和湿蒸汽。测量结果表明该汽轮机在该工况运行时低压缸末级产生鼓风,并有叶片根部的回流,鼓风区域约占叶高的51%,在鼓风区蒸汽湿度为零,鼓风状态时末级平均湿度仅0.23%,低压缸效率84.9%,次末级也存在鼓风现象。鼓风时运行表计指示的第7级抽汽温度不是汽缸内汽流的真实温度,而是鼓风温度。     

汽轮机低压缸零出力流动与温升特性数值研究

小流量下汽轮机低压缸末级内部流动与温升现象十分复杂,为火电调峰与低压缸零出力改造带来挑战。为此,以某电厂汽轮机低压缸为研究对象,建立了低压缸五级叶栅单通道流场计算模型,数值研究了不同工况下低压缸工作性能、流动结构与温升特性。结果表明：当低压缸通流流量降低至设计工况的3.84%时,低压缸无法输出功率;流量很小时,低压缸进入鼓风状态,末级叶栅出现下端壁分离区、静叶分离区、机匣环面涡、末级动叶涡等流动结构,且在末级叶栅转-静间隙叶顶位置出现显著鼓风加热现象;流量降低至设计工况的2.23%时,末级静叶、动叶表面平均温度分别升高219.6 K与243.7 K。鼓风状态下,低压缸工作性能、内流结构均会发生显著变化,末级叶栅内温度升高使叶片工作环境恶化,机组小流量运行需对其加以考虑。     

某电厂汽轮机低压缸零出力供热工况低压末级叶片动强度分析

汽轮机低压缸零出力供热工况下,低压缸的进汽流量急剧减小,会导致低压末级叶片运行工况严重偏离设计值而影响其安全性。本文采用有限元方法,建立了某电厂300 MW汽轮机低压末级叶片在汽流激振力下的振动方程,采用直接积分方法分别计算了叶片在设计工况和低压缸零出力供热工况下的动应力。结果表明:设计工况下叶片的最大动应力为5.973 MPa,位于叶顶区域;低压缸零出力供热工况下叶片的最大动应力为1.119 MPa,位于凸肩区域,该最大动应力小于设计工况,说明低压缸零出力供热工况下叶片的动强度满足制造厂设计要求。     

350MW超临界汽轮机低压缸零出力运行安全性分析

汽轮机在低压缸零出力运行工况下,低压缸的进汽流量极小,会导致低压级组运行工况严重偏离设计值而影响其安全性.采用数值分析与运行试验相结合的方法,分析了350 MW超临界供热机组低压缸零出力运行的安全性,提出了低压缸零出力工况下汽轮机本体的安全运行指导建议,供同类型供热机组参考.     

深度调峰下核电汽轮机的小容积流量工况浅析

在新的能源形势下,核电机组需要长期低负荷运行参与电网调峰,核电汽轮机的低压末几级可能落入小容积流量工况.阐述了级在小容积流量工况下的流动特性,分析了小容积流量工况可能导致级效率下降、叶片疲劳损坏、低压缸排汽温度偏高、末级动叶根部出口边遭受水蚀、叶片颤振损坏等,提出了推迟级内涡流发生以扩大其透平工况的流量范围、在低压缸设置喷水减温装置以降低其排汽温度,改进叶型设计以避免发生叶片颤振,采用整体阻尼围带和凸台拉筋的叶片结构以减小其振动应力等应对小容积流量工况的措施,确保核电汽轮机安全、经济地参与电网深度调峰.     

直接空冷机组高背压供热系统及安全运行

对直接空冷机组高背压供热系统进行了介绍,对高背供热方式下的几个关键问题进行了论述。通过控制低压缸的进流量或进汽温度来防止高背压运行工况下低压缸末级叶片产生鼓风;在单列小进汽流量下,通过打开此列的凝结水门和关闭真空门可有效防冻;通过优化全厂机组间的负荷分配可以提高高背压供热方式下运行经济性;通过增加水环真空泵工作水冷却装置,提高真空泵的抽吸效率。工程实践证明空冷机组高背压供热是一种安全可靠的供热方式。     

供热汽轮机旋转隔板现代化研究结果

<正>在热电联产中,配备调整抽汽的汽轮机装置得到广泛采用。装在这种汽轮机内的旋转隔板,当其全关时,其低压部分在蒸汽通流量最小情况下,可按热负荷曲线运行。这时,流经低压缸的最小蒸汽流量则由末级和排汽接管(缸)的冷却条件来确定。在配备通常结构形式的转旋隔板的汽轮机中,因鼓风蒸汽的凝结而造成的热损失为5～25MW,     

浅析335 MW机组低压缸切缸改造

以某公司3号机组低压缸切缸改造为例,通过切低压缸改造增大机组供热抽汽量,从而提高了机组供热能力,增加了机组调节灵活性.新型汽轮机凝抽背供热技术是机组在采暖期切除低压缸进汽,使低压缸空转运行,有效扩大了机组的供热能力.该项目对各单位供热机组技术改造具有一定的可推广性.     

供热变工况时调速系统的改进

郑州热电厂1、2号机是德国产EKM40/8/4型抽汽汽轮机,设计工况运行时,调节系统控制二段抽汽供热,热量可达58t/h。为了适应郑州市工业用汽的要求,通过计算在低压缸许可的条件下实施人工调整方法强迫供热,热量可达80t/h。这种供热工况变更的人工调整方法需要人爬到低压缸顶部通过拆装传动机构以和低压调速汽门联接螺帽来实现。当热负荷增加时,就拆除一个或二个低压调门门杆顶部螺帽落下调门,使调门     

深度调峰下核电汽轮机的小容积流量工况浅析

阐述了核电汽轮机级在小容积流量工况下的流动特性,分析了小容积流量工况可能导致级效率下降、叶片疲劳损坏、低压缸排汽温度偏高、末级动叶根部出口边遭受水蚀、叶片颤振损坏等,提出了推迟级内涡流发生以扩大其透平工况的流量范围,改进叶型设计以避免发生叶片颤振,采用整体阻尼围带和凸台拉筋的叶片结构以减小其振动应力等应对小容积流量工况的措施,确保核电汽轮机安全、经济地参与电网深度调峰.     

整体煤气化联合循环三压再热底循环系统变工况特性

采用ThermoFlex软件建立了200MW级整体煤气化联合循环(integrated gasification combinedcycle,IGCC)系统模型,研究三压再热流程的IGCC底循环系统变工况特性。详细讨论了燃气轮机负荷、大气温度和整体空分系数对底循环系统性能的影响。结果表明:燃气轮机采用调节压气机进口可转导叶角度–等燃气透平初温的调节方式降负荷时,随燃气轮机负荷降低,主蒸汽温度和再热蒸汽温度先升高后降低,关小压气机进口导叶角度可抑制高压汽包压力的下降,同时使汽轮机低压缸排汽干度上升,有利于提高底循环系统的变工况性能。随大气温度升高,高压汽包压力、高压缸进汽量和底循环功率均降低,而主蒸汽温度和汽轮机低压缸排汽干度升高。降低整体空分系数可以大幅度提高底循环系统功率,但导致汽轮机低压缸排汽干度缓慢降低。     

国产亚临界600MW机组汽轮机节能治理

某电厂2号汽轮机组为600MW亚临界、单轴、四缸、四排汽、中间再热、凝汽式汽轮机,型号为N600—16．7／538／538。汽轮机组在第1次大修中进行了一系列节能治理工作。1减少中压缸冷却蒸汽流量中压缸冷却蒸汽的作用是改善中压缸进汽处叶根和转子的蠕变强度,减少转子弯曲的可能性。冷却蒸汽来自高压缸的排汽,通过进汽导流环上的通孔引入中压缸,以降低前述部位叶根和转子的温度,     

300 MW机组汽轮机低压缸零出力技术

为缓解热电之间的矛盾,进一步提升机组灵活性,以国内某发电公司供热改造为例,对低压缸零出力技术在300 MW机组上的应用进行了探讨;分析了低压缸零出力运行后低压缸末级叶片安全性,并制定出完善低压缸运行监视测点、末级叶片金属喷涂、设置低压通流冷却蒸汽系统以及维持低压缸高真空等技术措施;对改造后的供热与调峰能力进行了分析并核算改造后的经济收益。结果表明,在保证机组安全运行的前提下,低压缸零出力技术不但实现了热电解耦,还进一步减少了汽轮机冷源损失,提高了机组运行经济性。     

汽轮机低压缸喷水减温对末级叶片气动性能和强度性能的影响

为探究低压缸喷水减温对汽轮机末级动叶气动性能和强度性能的影响,用欧拉-拉格朗日质子追踪法计算喷水减温条件下末级动叶的气动性能,继而应用流固耦合方法计算喷水减温条件下末级动叶的强度性能。结果表明:低压缸喷水减温使末级动叶的压力系数增加,使叶根尾缘吸力面的压力载荷显著增加。同时,喷水减温使末级消耗的轴功减小,使叶片最高温度降低3～9℃。叶片最大变形量位于叶片前缘80%相对叶高处,最大等效应力位于叶顶吸力面60%～80%相对弦长处。入口蒸汽流量减少,最大变形量与最大等效应力均增加。入口蒸汽流量为20%～5%末级入口额定蒸汽流量(rated steam flow at the last stage inlet,LRSF)时,喷水减温使最大变形量减小0.47%～7.08%,使吸力面上的最大等效应力减小1.77%～2.94%,使压力面上的最大等效应力减小1.13%～2.65%。     

200MW汽轮机中压缸启动轴向推力的控制

长山热电厂9号机为哈尔滨汽轮机厂制造的N200—130/535/535型中间再热式汽轮机,配有30%额定流量的两级串联旁路系统。自1988年10月投产以来,采用常规的高、中压缸联合启动。存在的主要问题是汽轮机冷态启动中,中压缸膨胀不畅,再热汽温滞后于主汽温度及启动时间长等。为解决上述问题,提高汽轮机启动安全性和经济性,我厂采用中压缸启动来代替高、中压缸联合启动,收到较好的效果。但采用中压缸启动的突出问题是汽轮机高压缸不进汽,只中、低压缸进汽,使整个转子轴向推力随中压缸进汽量的增加而增大.且主要由推力     

大功率汽轮机低压部分末级动叶的振动状态由蒸汽的流量来决定

<正> 汽轮机在运行时会遇到低压段末级动叶在非设计条件下的工况。在这些工况中,有些是不可避免的(如空载运行、低负荷),然而这些正是机组(在凝汽器中扩压)损坏的原因。在小容量的蒸汽流量时,由于末级动叶片受到强烈的、不稳定的空气动力学的力的影响,因此就必然会增大在这些叶片上的动应力。当小容量的蒸汽流量时,汽轮机低压段末级中就产生空气动力学不稳定的问题。通