汽轮机功率控制模式切换引发轴系振动异常的机理分析及实验研究

汽轮机高压调节阀在进行功率控制模式(单阀-顺序阀状态之间)切换时,可能引起高压转子-轴承系统振动异常增大的问题,且较为普遍。通过对实际机组异常过程的相关数据进行分析,发现高压调节阀门切换时阀位晃动与振动异常存在相关性,进而通过机理分析和数值模拟,判断异常原因在于阀位晃动引起径向汽流力突变冲击。在实际机组上开展验证实验,通过优化阀门流量特性减小调节过程阀位晃动,消除了这一异常问题。     

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。     

虹吸管气液两相流过流能力影响因素分析

基于系列工况下虹吸管的过流量、压降和含气率的试验结果,分析了虹吸管内分别出现气泡流、过渡流和气团流时影响其过流能力的主要因素。结果表明,当虹吸管内为气泡流时,气体存在对流动沿程阻力系数的影响可忽略不计,不同安装高度时管道实际过流量小于计算值的原因是由于实际过水断面面积小于液相满流过水断面面积,面积减小率与流量减小率相等;当虹吸管内为气团流和过渡流时,过流断面面积减小率与流量减小率相差较大,实际过流能力减小不仅与面积减小有关,气体存在对虹吸管道沿程阻力系数的影响也不可忽略,且含气率的增大使气液两相流动阻力增大、沿程阻力系数增大、流量减小。     

垂直弯管段高压密相煤粉气力输送特性的数值模拟

基于以氮气为输送介质的高压密相煤粉气力输送,在现有壁面模型和颗粒动力学基础上,充分考虑弯管中对气固两相流动特性起主要作用的摩擦应力的影响,建立了高压密相煤粉气力输送一体化管道(垂直管、弯管和水平管连在一起)的多相流新模型.采用该新模型模拟垂直向上转水平弯管内的气固两相流动特性,分析了补充风体积流量对弯管内固相速度、体积分数、湍动能分布以及垂直弯管压降的影响.结果表明:考虑摩擦应力后模拟所得弯管压降与试验值的误差减小至20%以内,验证了该模型的正确性;随着补充风体积流量的增大,垂直弯管压降先增大后减小,表观气速增大,垂直弯管壁面外侧煤粉堆积减少,低体积分数区范围增大,固相湍动能和固相拟温度均有所增大,当补充风体积流量达到1.0m3/h时,固相湍动能和固相拟温度均减小.     

垂直并联多通道内高温高压汽-水两相流密度波型不稳定性的实验研究

在高压汽水两相流实验台上对垂直上升并联多通道中的汽 水两相流密度波型不稳定性进行了系统的试验研究,发现了并联多通道中汽液两相流密度波型不稳定性的主要特征,确定了系统压力、质量流速、入口过冷度、热负荷、进口及出口节流、可压缩容积等对该类不稳定性的影响;并将垂直并联多通道内高压汽液两相流的密度波型不稳定性与垂直并联双通道和单通道内的密度波不稳定进行了对比分析。所得结果可为大型直流锅炉和蒸汽发生器的设计提供依据。图13参10     

微小固体颗粒气力输送固气比试验研究

对微小固体颗粒在密相气力输送情况下进行试验,研究输送压力最高可达0.5 MPa的输送过程中,输送系统的罐压、背压和粉量调节阀的开度以及流化风量和载气流量分别对固气比的影响。结果表明:差压增大会导致固气比增大;粉量调节阀开度增大,有助于固气比提高;适当增大流化风量或载气流量可提高固气比,达到峰值后,固气比会随着流化风量或载气流量的增大而减小,固气比达到峰值时对应的流化风量、载气流量为最佳值。     

可调二级增压系统涡轮级热力学分析

针对重型车用、带有调节阀的可调二级增压系统的涡轮级进行了热力学分析,推导了涡轮级绝热效率的计算公式,给出了高、低压涡轮流量和膨胀比的计算方法.计算结果显示,当高压级涡轮进口压力和温度保持不变的时候,随着调节阀逐渐关闭,高压级涡轮的流量和膨胀比均逐渐上升,低压级涡轮的流量和膨胀比均逐渐下降.涡轮级绝热效率在调节阀开度为60°时最低,在调节阀完全关闭时最高.     

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。     

节流式蒸汽调节阀的改进与性能计算

蒸汽调节阀由于长期处于小流量、大压差状态下,高速汽流对滑阀表面产生了严重的冲蚀,使其无法正常工作。对调节阀提出改进措施,在低负荷工况时采用了多级小孔降压的结构。给出了多级降压的计算方法,并通过数值计算得到了改进前后的流场分布。计算结果表明改进后的结构可大幅降低汽流速度并增大总压损失系数,改善了汽流的冲蚀作用,提高了蒸汽调节阀的安全可靠性。     

高压密相气力输送固相流量的实验与GRNN网络预测

煤粉高压密相气力输送是气流床加压气化的关键技术之一.在输送压力可达3.7 MPa,管路固气比可达660 kg/m3的气力输送实验台上进行系统的研究,考察输送压力、输送差压、流化风量、充压风量、补充风量、煤粉含水率等条件对固相质量流量的影响.结果表明:固相流量随着输送差压的增大而增大;随着流化风量的增大而先增大后趋向于某一定值;注入风量一定时,随着充压风量的增大而先减小后增大;与补充风量的大小基本无关;随着煤粉含水率的增大而减小.同时建立广义回归神经网络(GRNN)对固相流量进行了有效预测,最大预测误差在2.3%以内.上述工作将为系统的控制和运行提供一定的指导,同时为深化高压密相气力输送的研究奠定基础.