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.     

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。     

大功率汽轮机参与调峰末级面临的新问题

大功率汽轮机参与电网调峰在小容积流量下运行时,末级面临效率下降、动叶出汽边水蚀、叶片颤振等新问题。末级这些新问题给机组运行的经济性和安全性带来严重的影响,应在气动、工艺和结构设计上采取有力措施,必要时应限制机组的低负荷运行界线。     

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。     

改善汽轮机低压缸末级叶片调峰性能的探讨

大型汽轮机参与电网调峰运行,在低负荷、小容积流量下将会产生动叶出汽边水蚀、叶片颤振等新问题,对此分析了其产生的机理,提出了改进措施。     

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。     

供热机组低压缸近零出力低压流场和温度场数值模拟与分析

为研究低压缸切缸运行后,汽轮机鼓风、水蚀等安全问题,为供热汽轮机切缸运行提供理论指导。论文采用SSTκ-ω湍流模型和非平衡相变模型,以某350MW供热汽轮机为研究对象,对次末两级流动进行数值模拟,深入分析切除低压缸后,不同冷却流量下低压末两级蒸汽流动特性、温度变化及蒸汽凝结特性,分析异常工况。计算结果表明：该机组切缸后,流动恶化和鼓风超温等异常工况主要在低压缸进汽流量由60t/h下降至20t/h的过程中。冷却流量下降到60.1t/h时,进汽角增大,蒸汽偏转冲击叶片背部,叶栅通道沿流向压差减小甚至出现逆压区,在末级形成涡流;冷却流量下降到40.3t/h时,末级进入鼓风工况;随着冷却流量进一步下降,在30.4t/h时发生鼓风超温,末级动叶顶蒸汽温度超过100℃。     

核电汽轮机组排汽特性分析

汽轮机的排汽特性是影响自身性能的重要因素。从理论方面分析了影响核电汽轮机组排汽损失的因素,针对当前主流核岛堆型,根据汽轮机组排汽损失最优原理研究了如何选配汽轮机末级长叶片与低压缸,进而提升汽轮机组的性能。同时对核电汽轮机组多工况运行时的耦合优化与低压排汽面积选取进行了分析。     

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。     

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。     

小容积流量下汽轮机末级长叶片可靠性的试验研究

本文介绍汽轮机低压末级长叶片在高背压小容积流量下运行产生脱流的物理现象及发生失速颤振的机理。采用无线电遥测技术对665mm拱型围带叶片组、685mm自由叶片在小容积流量下动态特性进行电厂实测,获得了叶片动频率、动应力数据,试验结果可供这两种叶片在深度变工况下运行时参考。     

200MW干式冷却汽轮机末级流动特性试验研究

在现场运行机组上，对首台国产二排汽２００ＭＷ空冷汽轮机进行了１１个工况末级流场测量，取得了大量试验数据，试验观察到了小容积流量时末级出现的倒流，脱流现象，得出了脱流区高度与末级相对容积流量的关系。试验结果为空冷汽轮机安全经济运行提供了实测数据，对供热机组，调峰机组亦有实际参考价值。     

改进型1 000 MW汽轮机变背压热力特性试验研究

汽轮机运行背压变化不仅影响热力性能,还因排汽比容的改变对低压缸运行效率造成较大影响。通过不同负荷变背压试验,对东汽改进型1000MW汽轮机变背压热力特性进行了试验研究,得出了背压对出力、热耗的影响关系式和低压缸效率与排汽容积流量关系曲线,并对低压缸工作特性进行分析,估算出该汽轮机极限运行背压,提出了提高低压缸运行效率的建议。试验结果与分析表明,这台配置1200 mm末级叶片的汽轮机具有较高的低压缸效率、良好的变背压特性和低压缸工作特性。但是,由于低压缸实际工作特性与设计预期存在一定偏差,对机组运行经济性将产生不利影响。     

调峰供热汽轮机的叶片设计

调蜂——供热汽轮机由于在调峰、供热期间处于小容积流量下工作,给叶片设计带来了新的特点。本文论述了调峰供热汽轮机叶片,特别是低压部分叶片的流动特性和末级叶片运行的特点。根据作者设计叶片的经验并结合国产超压200MW 调峰——供热汽轮机叶片设计情况,提出了调峰——供热汽轮机叶片设计思想。     

调峰运行对核电机组主汽轮机的影响分析

分析核电机组在调峰运行模式下主汽轮机蒸汽参数的变化情况,定性评估调峰运行对主汽轮机的影响,参考国内外其他机组的调峰运行经验,对上述分析和评估进行论证。结果表明:核电机组参与调峰运行时,蒸汽的流量、压力、温度等参数都会发生明显变化,对主汽轮机的影响主要包括热疲劳、振动、侵蚀、动静碰磨、运行次数增多导致的设备或人为因素故障等,主要影响部件包括汽轮机调节阀、低压缸末级叶片和轴承等。     

超临界500MW汽轮机960mm叶片断裂分析

一台超临界参数500MW汽轮机其末级960mm长叶片在运行中发生断裂。本文 对造成叶片断裂的原因作了详尽准确的分析，并且根据机组参与调峰运行及对低压缸通流部分经济性、安全可靠性的现场调查，提出进行低压缸通流部分改进的建议。     

1 000 MW 直接空冷凝汽器变工况研究

以1 000 MW直接空冷机组为例,基于效能—传热单元数方法,建立了直接空冷机组凝汽器变工况数学模型。通过分析排汽管道压降及机组对环境散热量等因素对汽轮机末级排汽压力的影响,得出汽轮机末级排汽压力与环境温度、迎面风速、排汽流量间的关系曲线。分析了汽轮机末级排汽压力与其影响因素之间的线性关系,为1 000 MW空冷机组在变工况下选择合适的排汽压力和提高经济性提供参考。     

百万千瓦级核电厂多背压汽轮机选型分析

以某近海厂址为例,综合机组投资、运行费用、发电收益等因素对汽轮机背压、末级叶片及低压缸数量的选择等进行了研究,得到以下结论,在相同的循环水参数和总凝汽器换热面积条件下,多压凝汽器平均压力低于单压凝汽器压力;计算得到了低压缸总排汽面积,获得三缸四排汽(长叶片)和四缸六排汽(短叶片)两种候选机型;采用动态经济比较法进行了初步分析,三缸四排汽双背压(长叶片)方案优于四缸六排汽三背压(短叶片)方案。     

一种汽轮机组排汽干度的在线软测量方法

随着信息计算机技术的发展,对大型汽轮发电机组性能进行在线监测及分析成为可能。机组热耗率和干度是2个被监测的重要指标。通过对已往的汽轮机变工况计算的方法分析,该文提出以汽轮机末级抽汽或次末级抽汽(过热蒸汽状态)为计算起点的汽轮机的顺序变工况核算方法。根据初始假定的末级流量和现场实际的末级前热力状态和背压,用汽轮机变工况流型判别准则,判别级的流型,然后从末级前参数开始顺序进行一次级的变工况核算,得到新的排汽焓和排汽干度,最后算得机组热耗率和排汽焓(或排汽干度)。该方法不用测量流量,也不用测量排汽干度,就能比较准确地在线监测机组热耗率和排汽干度。     

空冷200MW汽轮机末级流场试验研究

介绍我国首台空冷200MW汽轮机末级流场的试验方法及其结果.通过十四个工况的测试.观察到在小容积流量时汽轮机末级叶片的倒流、脱流现象,得出了脱流区高度与末级相对容积流量的关系.