湿蒸汽透平级水滴撞击动叶的频率及法向速度的研究

为了提高汽轮机湿蒸汽级叶片的可靠性，预防电厂中汽轮机叶片的水蚀疲劳断裂，建立了可求解动叶通道内湿蒸汽三维两相粘性可压缩湍流流场在旋转坐标系下的基本控制方程组，并将其应用于某汽轮机湿蒸汽透平级水滴运动的分析。给出了不同粒径水滴在动叶通道内的运动轨迹和单位撞击率。在此基础上详细分析了不同粒径水滴在动叶表面的法向速度分布。通过分析得出单位撞击率及撞击法向速度均高的“两高区域”为水蚀高发区。获得的相关定量数据为进一步研究液固撞击压力和动叶水蚀疲劳寿命提供了有力的依据。     

试验汽轮机内湿蒸汽测量研究

汽轮机内部的湿蒸汽会对机组的运行效率、动叶片水蚀及机组运行寿命产生重要影响。介绍了国内外对于汽轮机湿蒸汽研究的概况,使用基于多波长消光法与光阻法测量原理结合的湿蒸汽测量集成探针系统,对某汽轮机末级湿蒸汽1次、2次水滴进行了实测研究,介绍了1次水滴与2次水滴的测量方法及数据处理过程,给出了包括1次水滴湿度与2次水滴数目及粒度分布的计算结果。结果表明,沿着叶高1次水滴湿度与2次水滴粒度渐增,而经过运用除湿措施的末级后2次水滴平均粒径减小、粒度分布变窄。     

汽轮机内部除湿技术的发展

由于地热电站及核能发电的迅速发展，汽轮机低压缸所面临的湿蒸汽问题显得尤为突出，尤其是末几级动叶片长期受高速水滴的冲击．造成的水蚀、甚至断裂将影响汽轮机的安全运行。按照机内除湿位置及除湿方式的不同，论述了空心导叶抽吸、吹扫及加热除湿法、动叶表面槽道除湿法和加长动静叶间隙法、隔板装置除湿法等，概括了近三十年来，俄、英、德、美、法等国家内部除湿技术研究的进展和应用情况，以及与其相关的蒸汽湿度测量技术的发展，探讨了国内机内部除湿的研究状况及发展方向。     

弯叶片对二次水滴运动特性及水蚀的影响

为探索减轻工业汽轮机末级叶片水蚀的主动控制措施,从气液两相流动的运动特性出发,研究了水滴在级环境下的运动特性与二次水滴侵蚀问题.通过比较静叶不同弯曲设计对二次水滴的影响,得到了弯叶片影响静叶表面水滴运动特性的机理,提出以弯叶片控制二次水滴撞击范围与强度的方法.结果表明:静叶反弯能够减小二次水滴在叶展中部的速度,这一作用对二次水滴在静叶表面的运动也适用;静叶反弯能够增大二次水滴在叶片两端的速度,有利于二次水滴顺利通过动叶栅通道,减少二次水滴对动叶的撞击;静叶反弯通过改变二次水滴速度分布,大幅降低了动叶顶部吸力侧的水蚀程度,静叶反弯25°可使动叶高侵蚀率区域面积减小90%以上.     

我厂历年来几种防水蚀方法的应用概况

一、前言大功率汽轮机末级动叶片,经常处在饱和蒸汽范围内工作,强烈的受到蒸汽中水滴的冲蚀作用,由于单机容量的迅速增大,长度超过1米的低压末级动叶顶部线速度已超过音速高达600米/秒左右的情况下,大大超过现有机组的最大值,使动叶片更容易受到水蚀损伤。由于严重的水蚀作用,机组运行的可靠性受到很大的影响,对水蚀严重叶片的修补或更换叶片又必须停机很久将给国民经济造成很大损失。因此末级动叶片的水蚀也     

汽轮机变工况下末两级内的非平衡凝结流动特性研究

汽轮机级内湿蒸汽凝结流产生的水滴会降低汽轮机做功功率,同时对汽轮机叶片带来潜在威胁。为研究不同负荷下汽轮机湿蒸汽内的非平衡凝结流动特性,采用非平衡凝结流动模型对汽轮机末两级叶片进行数值模拟计算。结果表明：不同负荷下,过冷度最大值均在次末级静叶,最大值为20K,然后逐级降低至0K;同一负荷下,汽轮机湿蒸汽级内的湿度大小逐渐增加,且末级动叶20%叶高处的湿度最大,最大值为9.5%;同一负荷下,湿蒸汽的成核率在次末级的静叶处达到最大值,且3种不同负荷下成核率最大值分别是50/（m³·s）、45/（m³·s）、13/（m³·s）;凝结水滴的直径较小,在0～1μm之间。这对汽轮机通流部分设计和改造提供了理论参考。     

透平长叶片级动叶通道内水滴运动模型研究

建立了旋转坐标系下蒸汽-水滴两相运动模型，并将其应用于波纹板汽水分离器内汽水两相流动过程的模拟，同实验结果进行的对比表明，该模型能够准确地描述汽水分离过程。在此基础上，细致地研究了透平长叶片级动叶通道中蒸汽-水滴两相流动过程，获得了不同入射位置、不同粒径水滴在动叶内的运动轨迹及撞击动叶表面的位置、速度和方向，计算得出的撞击部位与实际中动叶水蚀部位吻合良好。以上分析结果为液固撞击过程以及液滴侵蚀固体表面问题的研究提供了重要的数据。     

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。     

高压汽轮机末级空心导叶吸湿结构的试验研究

由于核电站迅速发展和汽轮机容量不断增大,湿蒸汽中水滴对动叶及其机构的危害日益严重、水蚀问题受到各方面的关心和重视。本文介绍了为控制水蚀所做的工作。采用不同部位的吸湿缝隙,在电厂运行的实物机组上作了全面比较。试验的去湿效果对实际运行机组是有代表性的。试验也测定了吸湿所耗蒸汽量及其机组经济性的影响。文章根据试验结果得出一些结论,这些结论可用来指导大型机组末级级内去湿的设计方法。     

基于RGB三波段消光法和单帧单曝光图像法的汽轮机湿蒸汽测量实验研究

为了揭示汽轮机内湿蒸汽两相流动机理,提出了基于RGB三波段消光法和单帧单曝光图像法(SFSEI)的湿蒸汽测量探针系统,并采用2 100nm和960nm聚苯乙烯标准颗粒以及粒径范围为50~400μm的标准圆图像标定板对探针系统测量准确性进行了实验验证.利用该探针对某330 MW汽轮机在277 MW定压运行时末级后湿蒸汽进行了测量.结果表明:沿叶高方向,一次水滴的粒径分布在0.7~0.9μm,湿度在6%~9%,二次水滴的最大速度可达225.7m/s,最大粒径约200μm,并且二次水滴的速度、粒径和运动方向角随叶高变化不同;该探针系统可实现汽轮机湿蒸汽参数的有效测量,为湿蒸汽研究提供依据.     

大型汽轮机组末级动叶出汽边水蚀的研究与分析

大型机组的末级动叶除了进汽边有严重的水蚀外,出汽边也有不同程度的水蚀现象。这种现象在参加调峰的大型机组和热电联产的凝汽式机组的末级叶片上表现得更为突出。根据对电厂的调查情况,分析了大型机组末级动叶出汽边水蚀的原因,探讨了末级动叶出汽边水蚀与运行工况及级的几何参数的关系,最后提出了一些预防和减少大型机组末级动叶出汽边水蚀的措施。     

超临界汽轮机调节级叶片固体颗粒冲蚀特性的研究

建立了高温条件下氧化铁颗粒撞击12Cr材料的冲蚀模型，并将此模型与透平级三维气固两相流运动特性的数值计算相结合，计算和分析了一台超临界汽轮机调节级在设计工况下喷嘴与动叶表面上的冲蚀量分布。计算结果表明，喷嘴压力面接近出口边缘的区域以及动叶压力面中后部区域是最容易受到固体颗粒冲蚀的部位，并且动叶易受冲蚀部位最大冲蚀量约为喷嘴易受冲蚀部位最大冲蚀量的1．5倍。     

透平静叶栅中间叶高处水滴尺寸测量及临界韦伯数分析

通过测量获得了多种工况下试验透平叶栅进出口平均叶高处可能带来水蚀危害的水滴的尺寸,揭示并分析了静叶栅后水滴尺寸比叶栅前大大减小且水滴平均直径随气流流速增大而减小的原因。结合试验测试数据和对叶栅尾迹区气相流场的数值模拟结果,更精确地推算出了静叶尾迹区粗大水滴形成二次雾化的临界韦伯数范围,建议取为20。提供了一个推导临界韦伯数的详细示例。由于试验条件更接近实际汽轮机,所得汽轮机湿蒸汽级内的水滴尺寸及分析获得的临界韦伯数更加确切和可靠。这些都有助于更准确地预测叶片的水蚀和选择合理的防水蚀措施。图7参6     

汽轮机低压末级动叶片进汽侧防水蚀自动淬火设备研究及应用

文章阐述了汽轮机低压末级动叶片进汽侧防水蚀自动淬火设备的设计恩路、结构特点和应用流程。经设备调试、工艺试验验证及试生产结果表明：该设备结构设计合理，运行控制稳定可靠，操作界面简洁、美观。该设备的成功应用使东汽汽轮机低压末级动叶片进汽侧高频防水蚀淬火技术处于行业先进水平。     

喷丸对汽轮机叶片残余内应力影响的研究

汽轮机末级叶片经局部高频淬火后其防水蚀抗力得到提高，然而由于过渡区的存在，导致叶片整体性能恶化。喷丸工艺可以改善过渡区的残余应力分布和提高汽轮机叶片的疲劳性能。研究了喷丸前后汽轮机末级叶片（909mm叶片和40in叶片）的残余内应力分布特点。研究表明，喷丸能优化汽轮机叶片表面的残余应力状态，引入有益的残余压应力，为提高其疲劳性能提供保障。     

叶片水蚀的发展过程

介绍了汽轮机叶片水蚀形成、发展的原因、机理及过程,描述了汽轮机叶片(特别是末级叶片)在某些电厂运行过程中受到的水蚀状况,并由此总结出“叶片水蚀过程线”。     

超临界汽轮机再热第一级叶片固粒冲蚀特性的数值分析

采用数值方法计算与分析了超临界汽轮机再热第一级的固体颗粒三维运动特性，根据固体颗粒撞击叶片的位置、速度与撞击角以及叶片材料的抗冲蚀性能综合分析了静叶与动叶的冲蚀机理及冲蚀特性，指出静叶吸力面冲蚀是从动叶反弹回来的固粒撞击所引起的。此外，还分析了动静叶轴向间距及机组负荷对反弹至静叶的颗粒数量的影响，结果表明，随着轴向间距的减小和负荷的降低，反弹回静叶的颗粒数量增加。