国产600MW汽轮机配汽特性对轴承温度影响试验研究

基于现场试验,通过改变高压调门开度的方式,对某国产600MW汽轮机配汽特性对轴承温度影响进行了研究,并对配汽机构影响轴承温度原理进行了分析.结果表明,不同配汽方式下,对轴承瓦块金属温度的影响呈现不同特征,但均在安全稳定运行的控制指标范围内.文章的研究结果对进一步开展相关工作打下基础.     

汽轮机进汽方式切换时轴振与瓦温异常分析

部分大型汽轮机组在进汽方式切换时,高压缸轴承振动与瓦温存在爬升现象。从汽轮机转子受力角度分析了其中的原因,并通过改变阀门开启顺序来改变转子受力,从而减少进汽方式切换过程中高压缸的轴承振动与温度的爬升。事后运行情况表明,这一措施是有效的,能够为今后同类型的机组提供参考。     

超超临界汽轮机补汽系统优化研究

为最大程度降低补汽阀开启对轴系稳定性的影响,针对2种不同的补汽系统,采用数值模拟、气动试验、现场试验的方法进行了分析研究。研究表明:单阀补汽系统在不同的补汽阀开度下,其左、右两侧出口流量波动变化;在单阀补汽系统的补汽阀出口两侧增加整流装置后,1号轴承振动的性能有很大的改善;调节双阀补汽系统的2个补汽阀开度,可以使机组轴系良好运行,并可以实现更大比例的补汽流量,适应当今机组宽负荷高效率的要求。研究成果可为后续的汽轮机设计和运行维护提供支持。     

汽轮机配汽设计的优化

根据现有汽轮机运行中出现的实际问题,对调节级不平衡汽流力和轴承静、动特性进行了理论计算,发现了汽轮机配汽方式对瓦温、瓦振、轴心位置等的影响机理,阐明了汽轮机配汽方式对轴系安全性的影响,并提出了汽轮机配汽的综合优化设计方法.结合现场运行实践,进一步全面系统地分析了配汽优化对机组安全性和经济性等各方面的影响.     

某型工业汽轮机汽流激振稳定性计算分析

采用Riccati-多项式传递矩阵法计算了故障转子T6530和新T5530转子-轴承-汽封汽流激振状态下的轴系稳定性.结果表明,平衡活塞密封是导致汽流激振失稳的主要激振源;结果还表明在计入平衡活塞密封激振力后T6530稳定性远低于T5530.     

超临界汽轮机组剩余汽流力的数值模拟研究

超临界汽轮机组由于其高参数,在部分进汽时会产生很大的剩余汽流力,相对以往亚临界机组,这个力对机组的稳定运行带来了很大的影响。以某电厂660MW典型超临界机组为基础,利用CDF技术,建立了喷嘴-动叶单流道模型,详细计算了不同工况、不同阀序下,作用于轴系的剩余汽流力的大小与方向;分析了不同阀序下汽流力对轴系稳定性的影响:剩余汽流力可改变轴系在轴承内的稳定位置,从而改变轴承的动力特性,使轴系稳定性发生变化,这样的变化可能会引起转子振动增大甚至失稳事故。某电厂实例说明,剩余汽流力在某些阀序下引起轴承载荷变轻,使得轴系振动增大,而改变阀序在一定程度上可以利用剩余汽流力增加轴系稳定性,抑制这种振动。所做的工作可以为电厂消除进汽方式引起的振动提供参考。     

新建机组被迫自168h投运顺序阀的安全性和经济性研究

为消除某台新建汽轮机在单阀状态下出现的汽流激振问题,采用受力分析法,对该机组在顺序阀状态下产生的汽流力进行研究.因轴承温度不高,故采用顺序阀从上部两个阀门进汽,产生汽流力把轴颈往下压,减小轴承油膜厚度,增加轴瓦对轴颈约束力,成功把轴振和轴承温度都控制在优秀值以内.计算了高压缸效率变化1％对热耗和供电煤耗的影响,对比了单阀和顺序阀状态下运行时的经济性差别,该机组从168 h试运期间被迫投运顺序阀,运行四年后未发现异常,证明该措施兼顾了机组的安全性和经济性.为解决新建机组在168 h试运前单阀状态下出现的汽流激振问题提供重要参考.     

某台300MW机组汽流激振故障的分析和处理

某台300MW汽轮机的振动明显受到调门开启顺序和开度大小的影响,通过对机组的振动特征以及调门产生的汽流力进行分析、研究发现:采用调整阀门的开启顺序产生汽流力来提高轴承载荷并不能减小或消除该机组的振动,反而增大了机组的振动;原因是转子在汽缸中的径向位置发生了变化,改变了通流部分的间隙;通过采取合理的调门开启顺序和开度减小转子在汽缸中的偏移,虽然轴承偏心率减小、轴承载荷下降,但是振动水平明显降低了。由此可知,抑制汽流激振的方法有若干种,有些方法在现场实施起来可能会出现矛盾,此时首先需分析引起汽流激振的主要因素,然后采取能解决问题的关键措施,才能取得满意的效果。     

受到漏汽激振的转子—轴承系统门槛性能的优化

涡轮机械叶片顶部的流体泄漏可诱发不稳定性并限制出力。本文应用优化技术找得轴远直么和轴承支撑,使优化的转子－轴承系统可承受较大的流体漏汽激振力。结果表明,略加改变轴径即可显著改善转子－轴承系统的门槛性能。结果还表明,优化轴承支撑和优化轴径相组合可更显著改善门槛性能。     

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。     

迷宫密封转子动特性三维CFD数值的研究

1引言旋转机械转子系统中的非接触密封在阻止流体泄漏的同时,还会产生重要的流体激振力,影响转子振动稳定性。与动压滑动轴承的油膜类似,密封中流体膜(汽膜、水膜或油膜)动力特性中的交叉刚度k是促使转子做非同步低频涡动的激振力来源,直接阻尼C可以生成对这种低频涡动的抑制力     

Investigations of the conjugate heat transfer and windage effect in stepped labyrinth seals

In the current paper, conjugate heat transfer and windage heating in the stepped labyrinth seals with smooth and honeycomb lands are numerically investigated by using the commercial software ANSYS CFX11.0. Firstly, the utilized numerical approaches, such as the turbulence model and grid independence analysis, are determined to ensure a suitable numerical method for the present study. Based on the obtained measurement data, the computed heat transfer coefficients on the rotor and stator surfaces are carefully validated. To reveal the influence of the solid domain on the heat transfer computations, the comparisons between the results with and without solid domain are performed. It shows that the predicted heat transfer coefficient distributions with the presented conjugate heat transfer methods (with solid domain) agree well with the experimental data. Difference between the numerical results with and without solid domain only exists in the high temperature gradient region. Compared to the smooth labyrinth seal, the presence of honeycomb cells increases the temperature gradient in the labyrinth fin (solid domain) and significantly decreases the temperature gradient in the stator (solid domain). Secondly, in order to assess the influence of the rotating effect on the windage heating for the stepped labyrinth seal, total temperature difference between the seal inlet and outlet are computed under different effective pressure ratios for both the smooth and honeycomb configurations. Based on the energy conservation law, the windage loss for the high speed rotating seal is also obtained by taking the heat transfer between the fluid and solid into consideration. Finally, the influences of the effective pressure ratio and inlet preswirl ratio on the heat transfer coefficient distributions of rotor and stator for both the smooth and honeycomb configurations are discussed in detail.     

防旋板高度对迷宫密封泄漏流动和转子动力特性的影响

采用基于转子多频椭圆涡动模型的Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (URANS)方程求解方法,研究了防旋板高度与第1个迷宫齿前缘高度相同时,防旋板高度对迷宫密封泄漏流动和转子动力特性系数的影响.计算分析了典型中等进口预旋条件下,无防旋板结构以及防旋板高度为1.85,3.7和...     

高速齿轮箱迷宫密封流场和泄漏特性的数值研究

以某型大功率机车传动齿轮箱轴端迷宫密封为研究对象,建立错齿式迷宫密封的数值仿真模型。通过分析迷宫密封的密封机理和对泄漏量的影响因素,确定了数值模拟的边界条件。应用Fluent软件,求解N-5方程和能量方程,模拟迷宫密封腔内流场分布及泄漏特性,研究转速、压比和密封齿隙对泄漏特性的影响规律。研究结果表明：随着进出口压比的增加,泄漏系数先快速增加后趋于平缓;转速对泄漏系数影响很小;泄漏系数与齿隙呈分段线性关系。     

动静态下汽封间隙对汽封性能的影响研究

应用Fluent软件,采用SIMPLE算法、RNG k-ε双方程紊流模型和有限体积法离散N-S方程,对动静状态下汽封内的三维流场进行了数值模拟。结果表明:在汽封间隙内部的泄漏流动中,黏性作用是不占主导地位的。间隙值越大,漏泄现象就越严重。转子旋转效应的影响存在于近壁区内,但汽封间隙变化对漏汽量的影响要远大于旋转效应所产生的影响。不同间隙下转速对间隙内流场的流线存在一定的影响,汽封间隙较小时漏汽平均速度受转子转速的影响要大一些。     

基于FLUENT的某型燃气轮机迷宫密封机理研究

针对影响透平机械中旋转迷宫密封泄漏特性的3个因素:密封间隙、压比、转速,以某型燃气轮机的隔板迷宫密封为研究对象,数值研究了各个因素对迷宫密封泄漏特性的影响规律,计算分析了该迷宫密封在不同工况下的泄漏特性。研究结果表明:随着转子转速的增加,迷宫密封泄漏量减小;相同密封间隙下,泄漏系数随着压比的提高而近似线性增加;相同转速下,泄漏量随着密封间隙的减小而减小,且泄漏量减小的速度越来越慢。     

迷宫密封转子动力学特性的数值模拟

采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程,研究了具有16个齿的迷宫密封转子动力学特性,分析了在两种转速条件下进口预旋对迷宫密封转子动力特性系数的影响,计算了无进口预旋时,在两种压比条件下,迷宫密封系统的交叉刚度和直接阻尼系数随转速的变化关系,并将计算结果与实验值和两控制容积BF(Bulk Flow)方法计算值进行了比较.研究结果表明:所采用的数值方法能较好地预测迷宫密封的转子动力特性,且计算结果优于两控制容积BF方法.对于迷宫密封,交叉刚度与进口预旋近似成正比关系,且随着转速的增大而增大;直接阻尼对转速和进口预旋均不敏感,但随压比的增大而显著增大.过大的进口预旋和转速均会使转子的稳定性降低;工作在较大转速下的迷宫密封系统可以通过施加合理的进口预旋来增强转子的稳定性.     

Numerical analysis of erosion of the rotor labyrinth seal in a geothermal turbine

Excessive erosion of the labyrinth seal of a 110 MW geothermal turbine has been investigated. This study used computational fluid dynamics (CFD) and aims to identify one cause of erosion and a possible solution for substantially reducing it. The predictions were based upon a numerical calculation using a CFD model of the labyrinth seal with a water/steam flow containing hard solid particles and solved with a commercial CFD code: Fluent V5.0. The results confirmed the existence of flow conditions that play a major role in the rotor labyrinth seal erosion. Afterwards, the flow path was simulated with changes of rotor labyrinth seal geometry, which are indeed feasible of being implemented. The results confirmed that it is possible to reduce the erosion process by approximately 80% by incorporating a steam flow deflector in the fourth stage diaphragm, which changes the steam flow direction in the inlet zone to the rotor labyrinth seal channel, resulting in a reduction in steam volumetric mass flow and hard particle velocity by about 44%.     

高低齿汽封与蜂窝汽封及孑L式阻尼汽封密封性能的比较

使用商用CFD软件Fluent对高低齿汽封、蜂窝汽封及孔式阻尼汽封进行了三维数值模拟,得到三种汽封在不同压比、轴转速和汽封相对间隙时的密封性能,并将高低齿汽封和蜂窝汽封计算值与试验数据进行了对比．结果表明：高低齿汽封流量系数随压比增大而增大,随转速加快而略有减小,随相对间隙的增大而减小;蜂窝汽封与孔式阻尼汽封的流量系数均随压比增大而减小,随转速加快而略有减小,基本呈直线变化规律,随相对间隙的增大而增大;在相同的条件下,蜂窝汽封的漏汽量比高低齿汽封的漏气量减少10％,而孔式阻尼汽封的漏汽量比蜂窝汽封漏汽量减少6％．     

Research on the Performance of Supercritical CO_2 Dry Gas Seal with Different Deep Spiral Groove

The performance of supercritical CO_2(SCO_2) dry gas seal(DGS) with different deep spiral groove is investigated with the thermal-fluid-solid coupling method. The performance parameters of DGSs with five different kinds of grooves are obtained. The influence of inlet temperature, inlet pressure, velocity and film thickness on performance is analyzed compared with air DGS. The average film pressure, open force and leakage decrease while the average face temperature and flow velocity increase as the spiral groove number increases. The average film pressure, average face temperature, open force and leakage of DGS with radial different deep groove are higher than those of DGS with circumferential different deep groove respectively under the same spiral groove number while the average flow velocity is the opposite. SCO_2 DGS can generate larger average film pressure, open force and leakage with lower average face temperature than air DGS. SCO_2 DGS could maintain better sealing performance despite larger leakage with the variations of inlet temperature, inlet pressure, velocity and film thickness. The variables hold a more remarkable influence on SCO_2 DGS compared with air DGS.