某船用汽轮机短座阀流量与提升力特性数值模拟计算

由于汽轮机内部空间的限制及船用汽轮机多工况的要求,部分船用汽轮机采用了短座阀。因扩压段长度的大幅减小．阀门的气动性能及强度振动特性产生较大变化,对汽轮机总体性能有较大的影响。本文对某短座阀在试验研究的基础上进行了数值计算分析：通过气动试验,得到某船用汽轮机短座阀的流量系数与提升力系数曲线簇;基于可压缩,N-S方程,利用S-A湍流模型及有限积分法,采用四面体非结构性网格．对此阀门进行了数值模拟计算。通过对该阀门的数值计算得到在不同相对开度及不同压比下的计算结果与试验结果吻合良好;得到对各种短座阀广泛适用的计算方法．为船用调节阀、旁通阀的设计和性能分析提供了重要依据。     

某调节阀气动及振动噪声性能研究

为了降低汽轮机低工况运行时调节阀的振动噪声,设计一种多级节流调节阀,在汽轮机低工况运行时使用。采用吹风试验的方法对所设计调节阀在不同工况下的流量、振动、噪声多种特性进行了分析,得到其随着升程、压比的变化规律。选取某3个常用汽轮机调节阀与所设计调节阀进行对比试验,根据试验系统实际情况,以相同压比约0.5、相同质量流量约0.5 kg/s为基准进行了横向对比分析。结果表明：压比一定条件下调节阀的流量系数随着升程的增大而逐渐增大,升程一定条件下流量系数随着压比的增大呈现逐渐减小的趋势;在升程一定时,随着压比的增大,机脚加速度值呈现先减小后逐渐增大的趋势,调节阀受低频激励的影响较小,受中高频激励的影响较大;在压比为0.5时,随着升程的增大,调节阀的空气噪声值逐渐增大,压比大于0.5时,空气噪声值随着升程的增大而呈现先增大后略有减小的趋势,在升程一定时,随着压比的增大,空气噪声值基本呈现了逐渐减小的趋势;所设计的多级节流调节阀与某3个常用汽轮机调节阀相比在振动噪声抑制方面具有相对优势。     

汽轮机阀门流量升程曲线的研究进展介绍

获得汽轮机准确的阀门流量曲线,是机组能够稳定、灵活运行的重要保障。梳理了目前针对阀门流量特性曲线优化研究的各种方法,对传统的试验方法及数值仿真方法进行了调研,阐述了国内外的发展现状,同时分析了一种基于长短期记忆(LSTM)神经网络的阀门升程-功率预测方法,利用调节阀门升程指令直接预测汽轮机机组的输出功率。研究成果可为汽轮机阀门流量升程曲线优化工作提供参考。     

一种燃气轮机气体燃料调节阀的流动特性分析

针对国内燃气轮机的气体燃料调节阀长期依赖国外进口、缺乏自主设计及验证能力的问题，采用 CFD方法对燃气轮机气体燃料调节阀的流动特性进行了分析。在分析研究时采用实际使用的天然气，获得 了燃料阀相对升程-流量系数和提升力系数曲线，为燃料阀的设计及其控制系统动态特性的研究提供了依据 以及理论基础。     

三角口旋塞调节阀流量特性的数值分析

为了解决调节阀的设计和选型问题,采用Fluent软件对三角口旋塞调节阀不同开度时的稳态流场进行了模拟,分析了调节阀内流场的参数分布与阀门特性的对应关系,从而得到了不同开度时的阀门流量和相应的流量系数Kv,进而得到流量特性曲线。计算结果可为调节阀设计和选型提供参考。     

我国研制的新型“G-I”型调节阀

“G-Ⅰ”型调节阀是我国自行研制的新型调节阀。介绍了其研制过程,给出了阀门的流量系数、提升力系数及卸载室压力等特性曲线。试验室和工业性试验的结果证实,与苏联OPΠ型调节阀相比较,此种新型调节阀具有工作稳定、提升力系数小及加工方便等优点。     

带新型滤网的船用汽轮机调节阀性能研究

针对采用小孔滤网的驳船式核电汽轮机球形调节阀在大开度时通流损失较大的问题,设计了 一种带大窗口的新型滤网.采用Fluent软件对原型阀、小孔滤网阀及大窗口滤网阀流场进行数值模拟,在压比分别为0.9和0.5时计算流量系数及总压损失系数随相对开度的变化值.搭建实验台对大窗口滤网阀的气动性能进行了实验验证.结果表明:压比不变...     

基于长短期记忆网络的阀门升程-功率预测

汽轮机调节阀门升程与通过阀门的蒸汽流量的对应关系,是调节机组输出功率的主要依据,但汽轮机阀门由于长期受主蒸汽冲刷,受机组通流结构的老化、变形、改造等影响,其实际流量特性曲线在使用过程中容易偏离设计值,从而严重影响机组运行的经济性以及安全性。针对这个问题,提出了一种基于长短期记忆(LSTM)神经网络的阀门升程-功率预测方法,利用调节阀门升程指令直接预测汽轮机机组的输出功率。该方法具有学习速度快、精度高以及自适应的特点,无需人为干预。电厂实际运行数据验证结果显示:对某电厂半年的运行数据进行学习,需要9h,预测430天误差平均值为0.49%。同时训练的神经网络模型较小,可以迁移到电厂现场的小型计算机上进行控制。该方法具有较高的工程实用价值。     

基于CFD的蒸汽调节阀流量特性研究之一

在以往调节阀的设计中,无论是理论计算还是试验研究,都无法准确掌握汽轮机进汽调节阀的调节特性以及流场细节,而数值模拟手段则可填补这一空缺。随着计算机水平以及CFD技术的不断发展完善,利用数值模拟方法来辅助设计成为了当今工程设计的趋势。结合调节阀结构尺寸,阀后喷嘴流量的计算,通过理论公式的推导,与CFD数值模拟相结合,得到了调节阀临界流量、彭台门系数的函数关系,从而得出阀门的流量特性。提供了一种新的阀门设计思路,得到了具有较高精度的阀门特性曲线,结果对今后汽轮机进汽调节阀的研究具有一定的指导借鉴意义。     

静流元件调节阀气动及振动噪声性能试验研究

为改善船舶汽轮机调节阀门气动性能,改善阀门小开度下振动噪声特性,提出了一种新型阀门结构,该阀门结构由球型阀及静流元件构成。静流元件为一其上均布小孔的厚壁筒状件。设计了3组试验样件,对球型调节阀阀门本体及分别加装3组静流元件后的阀门进行了气动及振动噪声性能试验,分析了开孔数目不同的静流元件对阀门气动性能及振动噪声特性的影响。试验结果表明:阀门加装静流元件后,流量特性曲线发生较大变化,在阀门全升程范围内均具有调节特性,对小开度下阀门的振动噪声有较大程度改善,但与传统阀门相比,静流元件调节阀的气动损失增大。     

AP1000核电汽轮机中调门流动特性数值模拟

利用FLUENT对某AP 1 000核电汽轮机中压进汽蝶阀内的流动特性进行数值模拟。分别对调节阀在100%、60%、30%3种开度下的速度场与压力场进行分析并讨论阀门压损随调节阀开度的变化。结果表明:调节阀在100%开度时,压力分布均匀对称、流动稳定简单,当调节阀开度变为60%与30%时压力分布不再对称,流速变化大,流动变得复杂且有涡流产生。随调节阀开度的减小,调节阀处的压损所占阀门总压损的比例升高。     

调节阀的压损与试验流量系数的关系

在近似假定的基础上推导得调节阀试验流量系数与压力损失间的关系。利用此关系式可计算在一定升程下气流通过调节阀的压损。给出了阀门压损计算的例子，并进行了分析讨论。     

某型核电汽轮机高压主汽调节阀组稳定性研究

研究某ARABELLE型百万千瓦级核电汽轮机高压主汽调节阀组的稳定性,提出优化运行措施。以某ARABELLE型核电汽轮机为研究对象,根据高压主汽调节阀组的配汽方式和布置特点分析其运行特性;建立阀组振动测试系统,测试高压调节阀在不同开度下阀杆的振动情况,研究阀组的稳定性。结果表明:高压调节阀开度在约2.9%时,阀杆存在共振现象;随着阀门开度增加,阀杆振动幅值略有升高,但基本保持稳定,振动以流体高频湍流诱发振动为主,激振力频率集中在0～5000Hz频段;满功率下阀组内部蒸汽流速符合行业标准,具有良好的气动性能和整体稳定性。但该型核电汽轮机在夏季满功率工况时容易进入高压调节阀流量特性曲线的陡峭区域,存在阀位抖动、高压进油管油压脉动和进油管爆裂等缺陷,采取适当提高功率设定值的运行方式等,有助于维持阀门开度稳定和机组安全运行。     

600MW汽轮机主汽调节阀流动特性的数值研究

对某600MW亚临界汽轮机主调阀在全开度下的流动特性进行了数值模拟。给出了阀门内流动总压损、压损沿流程分布情况以及调节阀门的流量分配。分析了蒸汽在阀门中的流动特点及流动损失产生的机理。为进一步研究阀门的流场特性及结构改进提供了参考。     

基于CFD的蒸汽调节阀流量特性研究之二

汽轮机蒸汽调节阀采用阀后联通的方式可有效减小在低负荷运行、小流量调节时叶片的汽流弯应力,提高机组运行的安全可靠性.对阀后联通结构的调节阀进行了理论推导和计算,结合CFD数值模拟手段得到了阀门的流量特性.运用倒推法对阀门型线做出了改进,得到新的型线并进行了验算,结果表明阀门流量特性曲线光滑、平稳,调节性能良好.     

考虑部分进汽影响的调节级变工况特性研究

部分进汽的存在影响机组运行经济性.以某600 MW喷嘴配汽方式汽轮机机组为例,基于量纲分析理论,分别将全开调节阀及半开调节阀后喷嘴组压比简化表示为流量比的函数,提出一种适用于喷嘴配汽方式汽轮机调节级变工况计算模型,并研究分析了部分进汽对调节级内压比的影响;应用所提出的模型,探讨了重叠度的存在对阀门流量特性和机组热经济性评价指标的影响,为喷嘴配汽方式汽轮机机组运行优化研究提供了参考.     

考虑重叠度的汽轮机调节级变工况改进算法

汽轮机调节级变工况计算对汽轮机的热力校核和在线仿真具有重要意义。通过对调节阀联合升程流量特性的分析,建立相邻两个不完全开启调节阀的流量计算模型,并引入到调节级变工况计算中,提出考虑重叠度的汽轮机调节级变工况改进算法,解决以往重叠区内工况无法计算的问题,保证机组在线仿真的连续性。对国产200MW机组进行调节级变工况计算,结果表明:计算误差在工程设计要求的范围之内,最大为3.07%。     

柴油机可调两级增压系统调节阀流量特性

利用GT-Power仿真软件建立两级增压系统WP7柴油机仿真模型,研究不同流量特性调节阀在可调两级增压系统中的工作性能,获得两级增压系统调节特性;比较不同调节阀流量特性对增压压力调节的影响,分析不同流量特性的阀门开度对增压压力有效调节范围以及全开度范围单位调节量变化规律。结果表明:不同流量特性调节阀对可调两级增压系统调节特性不同,直线型、快开型和抛物线型流量特性调节阀对增压压力的有效调节开度相对较小,可以实现对增压压力的快速调节;等百分比流量特性在全开度范围内单位调节量基本相同,在小开度下能够降低流量敏感性、提高控制精度,大开度下提升流量敏感性、提高响应快速性,可以较好地满足两级可调增压系统大跨度、高精度增压压力调节需求。     

基于滑移网格的某1000MW核电汽轮机中调阀动态特性数值模拟

以某1000MW核电汽轮机中调阀为研究对象,利用FLUENT软件,采用滑移网格技术对其关闭过程中的动态特性进行三维非定常数值模拟。计算结果表明:中调阀关闭过程中,起初流场分布较为均匀,随着开度的减小,流场开始扰动剧烈,并出现涡流,速度分布也越来越不均匀。同时,压损、流阻系数和气动力矩随阀门开度的减小逐渐升高,而流量系数随阀门开度的减小逐渐降低。     

多级降压调节阀结构改进与两相流模拟

针对传统串级式降压阀芯加工难度大的问题,提出了一种改进的多级降压阀芯结构,并通过流量试验得到结构改进后的流量控制范围和流量特性。基于FLUENT软件提供的标准k-ε湍流模型和欧拉模型,对改进后的多级降压调节阀进行气液两相流模拟,分析进口气相体积分数对其流量系数和流量特性的影响。结果表明：改进后的多级降压调节阀可拥有不同的流量调节范围;当阀内处于气液两相流状态时,会在各级降压区域内形成气囊,减小调节阀在各开度下的流量系数,但仍能保持等百分比流量特性。