大容量汽轮机不同阀序工况下调节级叶片的动应力数值分析

以某600MW汽轮机调节级叶片为研究对象,分析了复合阀和顺序阀两种配汽方式3种工况下调节级叶片的气动载荷。考虑部分进汽引起的阶跃激励和Kick效应的影响,采用三维有限元法数值分析了3种工况下调节级叶片的瞬态动力响应和动应力,进而对阀序改造后调节级叶片的安全可靠性进行了分析。     

1050 MW超超临界复合阀机组配汽优化技术研究及应用

某1 050 MW超超临界汽轮机组原设计采用复合配汽方式,在部分负荷下4个高压进汽调阀均存在节流损失,影响机组经济性。通过高压调阀-双流调节级的仿真建模计算,从理论上分析了适用的配汽方案,并对调节级叶片进行了强度校核;通过适应性试验分析了不同阀序组合对汽轮机轴系稳定性的影响,最终优选合适的阀序组合方式;修改DEH及DCS逻辑增加顺序阀控制方式,实现复合阀和顺序阀的无扰切换,在顺序阀方式下进行滑压寻优试验。热耗率对比试验表明:顺序阀方式可大幅降低中低负荷下供电煤耗率,实现宽负荷经济运行。     

不同阀序工况超超临界汽轮机调节级汽流弯应力数值分析

应用ANSYS-CFX商业软件对某超超临界汽轮机带进汽室调节级流场进行三维定常数值模拟,采用插值方法将流场计算得到的动叶壁面静压分布转化为叶片有限元模型表面各个节点的汽流力,计算对比了调节级不同阀序工况下的叶片汽流弯应力。计算结果表明:1阀全开工况、2阀对开工况、2阀顺开工况和3阀全开工况的最大汽流弯应力分别约为4阀全开工况的10倍、3倍、3倍和2倍。     

某汽轮机调阀开启顺序的优化

论述了导致瓦温升高的常见原因,并对阀序对调节级叶轮及轴系受力的影响进行了分析。结合海外某600MW机组的实际情况,制订了阀序优化调整方案并进行了现场试验,实现了机组在顺序阀控制方式的长周期安全运行,获取的可观的经济效益。     

基于流固耦合的轴流泵叶轮强度分析

对某泵站卧式双向全调节轴流泵在正向抽水工况时各个转角下的叶轮强度进行了单向流固耦合计算,首先将CFD计算得到的叶片表面水压力作为结构面载荷加载到叶片上,再利用有限元软件ANSYS计算叶轮的强度,得到了各个工况下叶轮的静应力分布及变形情况。结果表明,在各叶片安放角下,叶轮静应力最大值随着扬程的升高而增大,且均出现在叶片与轮毂的结合处,应力集中易使此处产生疲劳破坏;最大变形量出现在叶片进水边靠近轮缘位置;静应力的最大值远小于叶轮材料的屈服强度,不足以使叶轮产生裂纹。     

汽轮机控制系统中阀门重叠度的研究

针对单阀切换顺序阀时引起的负荷波动、汽轮机主要运行参数出现异常变化问题,对顺序阀运行方式下重叠度的确定进行了研究分析,通过调节系统试验确定合理重叠度的方法,并分析了重叠度对调节系统和调节级效率的影响。     

汽轮机单顺阀切换过程中不平衡汽流力分析

汽轮机单顺阀切换运行时调节级由全周进汽转变为部分进汽,调节级叶轮受力不平衡,轴承载荷增大,出现瓦温、振动问题。针对单顺阀切换的瓦温过高问题,分析了汽轮机部分进汽下的调节级受力模型,计算了不同切换方式下高压缸轴承的受力情况,从定性和定量两个角度证明优化后的配汽切换方案减小了轴承受力,与配汽切换试验得到的结果一致。该研究从理论角度证明了选择合适的配汽切换方式能够减少高压缸转子的不平衡受力,实现机组升负荷过程中的单顺阀安全切换,为同类型机组的顺序阀安全运行提供了可以借鉴的经验。     

基于运行数据的汽轮机调节级变工况特性建模

通过忽略汽轮机调节级的反动度,提出一种推算调节阀后压力和温度的方法,为利用汽轮机实际运行数据建立调节级变工况特性的数学模型奠定了基础。针对某电厂330 MW汽轮机,根据阀门的开闭状态进行分组,利用所提出的方法建立并验证了在顺序阀运行方式下调节级的主导因素模型,在全工况范围内计算了调节级变工况的流量特性参数和效率特性参数。结果表明:模型能够准确计算调节级后的压力和温度,验证了所提出方法的可靠性。     

ATLAS电厂汽轮机#1瓦温度偏高问题分析及处理

对哈汽公司设计的600 MW汽轮机在顺序阀运行方式下#1轴承的瓦温偏高问题进行分析,认为这主要与调阀在顺序阀运行方式下的阀序有关,而在改变顺序阀运行方式下的阀序后,可使蒸汽对轴承的作用力均匀分布,使得#1瓦均匀承担载荷,有效的降低#1轴承的瓦温。     

部分进汽下调节级叶顶偏心激振特性研究

建立了某350 MW汽轮机调节级全三维计算流体力学模型,研究部分进汽时不同阀序及阀门开度下转子偏心和叶顶围带对流体激振特性的综合影响规律。结果表明:随着各阀后压力升高,累计质量流量增大,激振力先增大后减小;激振力主要来自叶片内弧,但对于偏心状态下的自由叶片,累计质量流量较小时激振力主要来自叶片顶部;垂直与水平方向上的激振力近似相等;非对角进汽时比对角进汽时的激振力大,其中有、无围带叶片模型分别在开启Ⅰ阀、Ⅱ阀和Ⅲ阀时及非均匀开启四阀时的激振力达到最大值,约占高压转子重力的24%～35%;转子偏心及叶顶围带结构均会导致激振力增大,但也受到进汽阀序、转子偏心方向及两者相对位置的影响;相同工况下,转子偏心时最大激振力约为无偏心时的133.94%,有围带叶片的最大激振力约为自由叶片的150%。     

超临界汽轮机配汽方式的优化分析

采用CFD方法,以某典型超临界机组为研究对象,研究了不同阀点位置的蒸汽参数变化;对不同顺序阀配汽方式转子受力情况进行了分析对比,确定了最优的顺序阀开启方式;并研究了两类配汽方式下,调节级动叶片所受激振力的不同。所做的工作可以为汽轮机阀门配汽方式的选择提供依据。     

超临界600 MW汽轮机高压调门阀序优化及经济运行

某600 MW超临界汽轮机组采用复合阀配汽方式,在部分负荷下4个高压调门均存在节流损失,影响运行效率,为此进行高压调门阀序优化,修改DEH控制逻辑增加顺序阀配汽方式,并实现复合阀和顺序阀方式之间的无扰切换。通过一系列冷态及热态试验,验证了新的阀序方式和控制功能,并在顺序阀方式进行滑压试验得出经济滑压曲线。由经济性对比试验表明,采用顺序阀方式运行后机组节能效果显著,实现宽负荷高效运行。     

660MW机组配汽方式对轴系稳定性的影响

汽轮机在部分负荷时的调节配汽特性不仅影响轴系稳定性,而且还影响机组运行经济性。该文以某电厂660MW超临界机组为例,应用CFD技术,建立了调节级叶片汽流力计算模型,并分别对原阀序和优化阀序进行了不平衡汽流力与轴承载荷的分析计算,并在机组运行中得到了应用。     

汽轮机调节级喷嘴组气动优化设计

采用叶轮机械优化设计平台FINE/Design3D对调节级喷嘴组汽道进行全三维气动性能优化设计,在保证工作点不发生偏离的前提下,提高其等熵效率。经过分析,优化后喷嘴组叶片由于采用加载叶型,有效的抑制叶片表面的附面层厚度,降低叶型损失;喷嘴组外端壁型线更加平缓,端壁损失和二次流损失得到了有效地抑制。额定工况下,调节级等熵效率提高了1.8%,并且在其它工况下调节级气动性能都有明显提高。     

叶轮相位交错对多级离心泵非定常外特性的影响

以6级离心泵为模型,设计了同轴布置的6级叶轮相位不交错(方案A)、交错一个流道相位的1/2(方案B)、交错一个流道的1/(Z-1)(Z为叶轮叶片数,方案C)、交错一个导叶流道的1/(Z_1-1)(Z_1为导叶数,方案D)的4种方案,在UG软件中完成三维模型建立,采用标准k-ε湍流模型,利用ANSYS-CFX软件进行了三维全流场的非定常计算。研究表明:不同方案的外特性虽然相差不大,但叶轮相位交错改变了叶轮之间的相对位置关系,使外特性的相位同步发生时序性变化;在0.6Qd、1.0Qd工况下方案B的内部激励叠加效果优于方案A;在1.4Qd工况下内部激励强度在减弱,叶轮相位交错影响了该工况下扬程波动的主频;在设计工况下效率的波动幅值最大,在偏设计工况条件下方案B、方案C的效率相对比较稳定;同时,3个计算工况条件下方案B、方案C的轴功率波动幅值比较稳定,而在大流量工况下方案B的非定常轴功率最稳定。     

基于流固耦合的离心风机叶轮动力特性分析

采用数值计算软件CFX和Ansys对离心风机叶轮进行了流固耦合模拟研究,对叶轮的强度、模态和振动特性进行了计算和分析.结果表明:考虑流固耦合作用后,风机的气动性能几乎没有变化,但是叶轮最大总变形量减小2.5％,最大等效应力增大3.6％;考虑预应力效应后,叶轮的固有频率提高,且不同阶次条件下的提高幅度不同;在稳定运行工况下,叶轮周围气流压力的主要脉动频率与叶片通过频率相同;叶轮的固有频率部分落入局部共振区域,该区域的等效应力远小于叶轮材料的疲劳极限,不会导致叶轮疲劳破坏.     

汽轮机调节级动叶片强度振动分析和安全评价

汽轮机调节级是汽轮机的重要部件,是关系汽轮机能否安全可靠工作的关键部件。文章对某调节级动叶片进行了强度振动特性常规计算和有限元计算,得出调节级在工作状态下的应力状态以及频率特性,并对调节级动叶片在工作状态下的动应力进行了计算和安全评估。     

蒸汽轮机中带拉金的低压吸叶轮的振动特性试验研究

本文对带有成组叶片的工业汽轮机低压级叶轮，进行了运行工况下的测试和静态试验，得到了在各种激励条件下的结果，这些结果解 了低压级叶轮的振动特性（这些特性在许多方面类似于带叶片的叶轮的特性）。     

多工况条件下斜流泵叶轮的强度分析

本研究通过选取0.4Q_d、0.6Q_d、0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d、1.4Q_d、1.6Q_d七个不同流量工况点,分别对斜流泵内部流场进行CFD(计算流体力学)仿真分析,结果显示叶轮承受的总压沿径向呈梯度分布,在叶轮进口处压力较小,出口处压力较大。通过流固耦合方法进行叶轮强度的数值计算,分析结果显示:不同流量工况下,叶轮变形量沿径向呈梯度增加,其最大变形量位于叶轮前盖板出口边缘,且等效应力集中点均主要集中于叶轮进口叶片与后盖板连接处。研究结果可为斜流泵叶轮结构设计和强度优化提供参考。     

基于EDEM-Fluent耦合的离心泵内过流部分的磨损特性研究

运用EDEM-Fluent软件,采用连续流体介质与固体颗粒离散元耦合计算方法,在同样的泵入口颗粒浓度下模拟计算了0.7Q_d、1.0Q_d和1.3Q_d3种工况的离心泵内固液两相流场。通过引入Archard磨损模型,计算得到叶轮叶片头部、叶片尾端、叶片工作面、叶片背面、叶轮前盖板、叶轮后盖板和蜗壳等过流部分的磨损量和磨损规律。结果表明:蜗壳的磨损量约占泵内总磨损量的70%;叶轮内的磨损集中在叶片前缘、工作面尾部与后盖板交界以及背面后半段与前盖板交界处;小流量工况下,叶轮前盖板磨损量较大,随着流量增大,叶轮叶片工作面和后盖板磨损增加显著。