小容积流量工况特性与过渡工况的确定

提出了过渡工况的确定方法,对汽轮机在小容积流量工况下的末级特性进行了理论分析,着重分析了脱流首先出现的位置,并结合实验提出了汽轮机叶片根部出现脱流的判断方法及求解方法.利用此模型对某100MW机组进行了计算,计算结果与实测结果基本符合.     

小容积流量下汽轮机末级流场涡流结构特性分析

采用计算流体动力学软件CFX对汽轮机在小容积流量下的末级流场进行了数值模拟计算,分析了动叶不同截面流线特征,得到根部回流和动静顶部涡流的结构特征。结果表明:汽轮机末级在30%设计工况下动叶根部出现回流,动叶压力面出现附面层分离流。20%设计工况下末级达到鼓风工况,动静顶部出现涡流。且每种涡流的发展方向并不相同。为分析小容积流量下末级的安全性奠定了基础。     

深度调峰工况下600 MW汽轮机低压缸流场数值计算与分析

为了解某600MW发电机组汽轮机低压缸在深度调峰工况下流场情况,建立了汽轮机低压缸7级叶片模型,采用数值模拟的方法进行了6种工况的计算和分析,得到了6种不同进汽参数下低压缸整个流场和末级叶片温度场的分布情况,并分析了低压缸进汽流量、进汽温度对整个流场和末级叶片温度的影响。结果表明:低压缸在质量流量为140t/h时,排汽出口开始出现回流,且出口区域底部最早出现回流;小流量工况下,末级叶片的最高温度出现在静叶片叶顶出汽边附近,且进汽流量越小,回流越严重,叶片表面温度越高;降低低压缸进汽温度,可有效改善鼓风效应并降低末级叶片表面温度。     

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。     

汽轮机排汽焓的在线计算及末级的变工况特性

提出了一种简单的汽轮机末级变工况计算方法，该方法利用汽轮机实际在线监测数据和汽轮机结构数据，其计算精确度较高，收敛速度快，适于工程实际应用。利用此方法，对具有典型末级的某厂300MW汽轮机组末级进行了变工况计算，得出了变工况下汽轮机的排汽焓及变工况下末级一些重要参数的变化规律。为在线性能监测中末级及排汽焓的分析计算提供了理论依据。     

小容积流量下汽轮机末级流场涡流特性研究

随着火电机组灵活性深入,汽轮机组深度调峰成为研究重点。汽轮机组深度调峰将使末级叶片长时间工作在小容积流量工况下,对末级叶片的运行安全有重要的影响。应用计算流体动力学软件CFX计算末级流场,应用速度三角形理论算法进行验证,分析了小容积流量工况下汽轮机末级流场的涡流特性。结果表明:20%设计工况下(0.20DCF),末级达到鼓风工况。鼓风工况下,末级通道存在由分离涡、回流涡、动静间隙涡组成的涡系。分离涡位于动叶压力面,回流涡位于动叶吸力面尾缘根部,动静间隙涡位于动叶和静叶顶部间隙处。随流量减小,涡流区域均增大。小容积流量工况下动叶出口和静叶出口先后产生逆压区,逆压区是回流涡和动静间隙涡形成的根本原因。负冲角是分离涡形成的根本原因,而在叶片顶部,由于大的扭转角,流动分离减弱。     

汽轮机末级动叶片断裂级性能数值研究

针对某电厂汽轮机末级叶片断裂后修整再用这一实际情况,应用FINE/Turbo软件模拟断裂前后的流场,讨论、分析末级叶片断裂后对汽轮机末级及其它各级性能的影响,得出如下结论:汽轮机效率降低、汽耗增加。各级后压力升高,汽轮机轴向推力、扭矩降低;各级压力参数相对于未断裂时有所降低,特别是次末级出口压力参数降低最多;叶片断裂处速度分布不均匀、变化较剧烈,在叶顶处形成了较大的回流区,流动损失加大。     

350MW汽轮机组末级叶片振动模态分析

以某电厂350MW汽轮机组低压缸末级叶片作为研究对象,采用计算机三维绘图软件对末级叶片进行实体建模,利用ANSYS软件对末级叶片进行振动分析,得出了末级叶片前8阶振动频率特性和对应的振型图。结果显示:汽轮机工作转速不会达到末级叶片的前几阶临界转速,因此,末级叶片在汽轮机工作过程中不会出现共振现象,模拟结果对汽轮机末级叶片的设计和改进具有一定程度的指导价值。     

汽轮机低真空供热时轴向推力的变化特性

首先对现有的汽轮机变工况热力计算方法及变工况下级反动度解析式进行了改进。然后，利用改进的变工况热力计算方法及反动度解析式对CC12汽轮机低真空供热后的最末级反动度及整个汽轮机轴向推力进行了计算。结果表明低真空供热后，只要背压在0．05MPa以下，不会出现末级反动度和汽轮机轴向推力大于设计值的现象。实际运行结果证明了该结论的正确性。     

汽轮机低压通流区鼓风态流场数值分析

为了研究低压缸进汽流量变化对某汽轮机低压通流区域流动鼓风特性的影响,建立了低压末级通流区域全5级流动分析数值计算模型,并应用SST湍流模型对三维RANS方程组进行了求解。数值计算结果表明:当低压缸进汽流量降低至8.9%THA进汽流量时,末级会出现较为明显的鼓风态流动现象。随着流量的减小,鼓风现象愈加明显。鼓风温度最高的区域位于末级静叶与动叶之间。研究成果可为低负荷工况下汽轮机设计及运行提供参考。     

汽轮机级组特征通流面积的应用

介绍了汽轮机级组特征通流面积在工程实际应用中的相关表达式,以某火电厂310MW机组为例,对汽轮机级组特征通流面积进行分析。通过计算级组特征通流面积的偏差率和级组的相对内效率,判断汽轮机通流部分的运行状况,得出汽轮机第Ⅰ级组通流面积减小、其它级组工作正常、第7段和第8段抽汽压力测量值不准确、以及第5段和第6段抽汽口可能有热蒸汽漏入的结论,并提出在机组大修中对重点部位进行检查和处理建议。实践证明,利用级组特征通流面积进行理论分析的结果与实际相吻合。     

加装导流装置的凝汽器喉部流场的三维数值模拟

针对凝汽器喉部布置低压加热器而导致喉部出口流场的不均匀现象,采用模型并结合壁面函数法,利用SIMPLEC算法编程,对某300 MW汽轮机凝汽器喉部加装导流装置前、后的流场进行了三维数值模拟和对比分析.结果表明:加装导流装置前.内置式低压加热器使凝汽器喉部出口流场的分布具有不均匀性;加装导流装置后,喉部出口流场的分布趋于均匀.通过数值模拟,给出了加装导流装置的最佳方案.汽轮机的实际运行情况表明:加装导流装置后,提高了凝汽器的真空,从而改善了汽轮机运行的经济性,达到了节能降耗的目的.     

湿蒸汽非均质高速凝结流动的数值研究

基于冠状成核机理,建立了湿蒸汽两相非均质凝结流动数值模型,对缩放喷管、汽轮机叶栅和汽轮机级内湿蒸汽两相非均质凝结流动进行了数值模拟．结果表明：与自发凝结相比,非均质凝结流动中杂质颗粒改变了凝结过程;杂质颗粒减小了喷管中凝结激波强度,改变了汽轮机叶栅中的压力分布,降低了蒸汽过冷度,减少了不平衡热力学损失;在汽轮机级内,非均质凝结流动的动、静叶进、出口汽流角接近过热蒸汽流动的动、静叶进、出口汽流角,其动叶前压力高于过热蒸汽的动叶前压力,但级反动度偏离过热蒸汽流动数值．     

基于除氧器入口疏水流量的给水流量矩阵计算模型

给水流量是计算汽轮机热耗率等性能指标的重要参数之一,一般以除氧器入口凝结水流量为基准流量,迭代计算而得。在常规热平衡的基础上,构建了基于除氧器入口疏水流量的给水流量矩阵计算模型,可用于对给水流量计算值准确度进行评估的参考依据。模型具有通用性较强和易于程序化的特点,通过对实际机组的计算,证明了模型的有效性。     

汽轮机通流部分故障诊断基准值的研究

当汽轮机相对内效率降低时,有时很难判断出是由汽轮机本体通流部分故障直接引起的,还是由于回热系统出现经济件下降故障间接引起的,这就给汽轮机通流部分故障诊断基准值的确定带来了难度.为此,综合考虑汽轮机通流部分与回热系统的特点后,采用级组的相对内效率来评价汽轮机各段通流部分的运行状态,并根据各个级组相对内效率影响因素的不同,给出了不同级组相对内效率基准值的确定方法.运行中,将级组相对内效率的实测值与基准值进行对比,有利于快速确定引起汽轮机整机相对内效率降低的原因和部位,为汽轮机通流部分的故障诊断奠定了基础.     

蒸汽透平全三元粘性流场计算

介绍了用有限体积时间推进法进行以蒸汽为介质的蒸汽透平叶片排全三元粘性流场的计算方法。通过对某一实际蒸汽透平叶片排的计算,证明计算方法是成功的,计算程序是正确的。它可以用来详细分析蒸汽透平叶片的性能。     

苏制超临界320MW汽轮机通流技术改造

采用先进的全四维设计技术对华能南京电厂超临界320MW汽轮机进行通流部分技术改造。改造后,机组安全性与经济性得到显著提升,达到了同容量同等级机组先进水平。     

汽轮机内湿蒸汽两相流流场的实验研究

凝汽工汽轮机末几级往往工作于湿蒸汽区，工作条件恶劣。作者研究了能同时测量汽液两相流动状况的集成化探针，并成功地在电厂进行了实测。实验结果表明：汽轮机中湿蒸汽的流动特性沿叶高是不均匀的，湿蒸汽中二次水滴的流动速度和方向与主汽流都有很大差别。讨论了湿蒸汽流场的测量方法并对部分实验结果进行了分析。     

汽轮机抽汽缝宽度对邻近透平级流场的影响

用数值模拟的方法对汽轮机抽汽口前透平级、抽汽口和抽汽口后透平级的流场进行了研究,介绍了流场模拟的数学模型及其解法.描述了不同抽汽缝宽度时抽汽缝内和抽汽口透平级的流场结构.指出：抽汽使得抽汽缝内形成了一个惯性涡区,改变抽汽缝宽度将明显改变抽汽量和抽气口透平级内沿叶高的压力和速度分布;在抽汽量不变时,增大抽汽缝宽度,会使惯性涡区的尺寸加大而涡强度减弱;在抽汽端压差不变时,增大抽汽缝宽度将使抽汽口前透平级的轴向推力和扭矩增大、并降低抽汽口前后透平级的轮周效率,同时降低了整个抽汽道内的流动阻力.图10表2参6