涡轮气冷技术研究进展

提高涡轮前进口温度是提升涡轮总体性能的有效方法,而叶片材料成为制约高性能涡轮发展的瓶颈。气冷技术可以满足现有叶片材料在更高温度环境中工作的需求。因此,研究冷气喷射技术的特性和规律,对于高性能涡轮的发展具有重要意义。本文重点介绍了近年国内外涡轮气冷技术的研究现状,提出研究过程中存在的问题,为后续的研究工作提供参考。     

某型气冷涡轮级的三维优化设计

1引言随着叶轮机械设计技术的不断进步,对叶片造型理论和设计方法提出了更高要求,叶片设计往往决定着效率、压比、重量等诸多性能参数,涉及到来源于不同准则的许多目标和约束。与叶轮机械设计相关联的优化问题通常涉及到许多约束和大量参数,一般导致目标函数有许多极值点。目前     

旋转对气冷涡轮内部流场影响的PIV测量

采用PIV测速技术分别对旋转和不旋转两种情况下的气冷涡轮内部流场进行实验测量,研究旋转对气冷涡轮内部流场的影响。同时改变吹风比(M=1.5,2),研究不同射流吹风比对涡轮流场的影响。实验结果表明,冷却孔射流下游附近存在明显的尾迹区域。旋转情况下涡轮内部流场中存在的离心力、哥氏力的作用使射流与主流的掺混流场结构改变。与静止涡轮叶栅流场相比,旋转对叶片压力面侧流场的影响明显大于吸力面。同时,吹风比增大使射流与主流掺混流场区域以及射流尾迹区的范围扩大。     

气冷涡轮叶栅流场计算方法及其应用

基于三维N-S方程求解,采用三阶段精度TVD格式以及分区算法,结合自由型曲面复杂网格生成技术,开发了高效的冷气掺混流场计算方法。对某气冷涡轮在多种喷气方案下的流场进行了数值模拟,指出叶片前缘喷气对叶栅能量损失影响相对较小。叶片顶端开设离散孔喷气方案具有较小的能量损失以及较好的气冷效果。所开发的计算方法能够较好地应用于冷气掺混复杂流场的计算。     

气冷涡轮转子变叶尖间距性能试验及数值研究

为量化评估工程应用的气冷低压涡轮带冠转子叶片的叶尖间距大小对涡轮气动性能的影响,综合现有涡轮部件试验能力,以单级轴流低压涡轮性能试验件为基础,通过控制圆度的机加方式磨削转子外环内壁以实现叶尖间距的变化,采用控制冷气流量比的方法,开展5次不同叶尖间距大小的涡轮级性能试验,得到多工况下涡轮效率、换算流量和换算功率等特性参数.采用加载冷气及考虑转子叶冠结构的数值模型进行三维仿真计算,并与试验结果对比分析.研究表明:叶尖间距由0.6 mm增加至3.2 mm,低压涡轮流通能力增大1％,叶冠泄漏量增多3.4％,但做功能力下降2.3％.涡轮效率变化与叶尖间距大小近似呈线性关系,叶尖间距每增加1 mm,效率约降低0.7％,同时,叶尖间距的增加导致了叶冠腔的旋涡结构、气流掺混及主流入侵强度逐渐增大,引起动叶总压损失的增大,叶尖间距增加至3.2 mm导致叶间位置总压损失由0.88增至2.3.     

一种车用涡轮增压器涡轮绝热效率测量的新方法

在传统的涡轮效率测量方法的基础上,提出了一种效率测量的新方法,这种新方法采用辅助增压器来替代传统的冷却器实现压气机的自循环加载.利用一维仿真计算和试验的手段对这一新方法的可行性进行了模拟计算,试验和计算结果表明这一新方法较之于传统的方法,拓宽了涡轮效率特性测量的范围.试验台因为去掉了体积较大的冷却器和整套循环水路而变得更加简单紧凑,试验的操作也更加的方便,为涡轮的设计、生产和增压器与发动机的匹配提供了一种有效的试验手段.在一维仿真计算的基础上,分析了辅助增压器选配的原则,提出了一种辅助增压器的选配方案,这种新方案可使被测涡轮工作在高转速大负荷工况时,辅助增压器耗功水平提高60%.     

涡轮叶片三维气动分析方法研究

精确的涡轮叶片气动性能计算是对其进行设计优化的重要基础。基于PRO/E软件建立了某涡轮流场叶片三维参数化实体模型,采用SST(shear stress transport)湍流模型对建立的涡轮流场叶片进行了三维气动分析,得到了流场及叶片表面的温度、压力、流速以及能量损失等气动参数分布,并对它们的变化规律进行了分析;基于叶片气动效率计算公式,给出了叶片平均气动效率的计算方法并分析了叶片气动效率沿叶高的变化规律,为涡轮叶片的气动设计优化奠定了较好的基础。     

民用航空发动机气冷涡轮技术发展研究

本文简述了民用航空发动机的发展历程,低成本、高寿命涡轮是航空发动机的核心组件.指出提升涡轮进口温度是提高涡轮性能的有效措施,而采用气体冷却技术可以降低涡轮损耗,并进一步分析了气体冷却技术的种类和作用,为我国民用航空发动机气冷涡轮的研究和发展提供参考.     

带有可调导叶的径流涡轮气动特性的研究

采用数值模拟的方法对单级径向涡轮在导向叶栅的不同开度、不同工况下的全流场进行了三维模拟分析。研究表明,可调导叶对涡轮性能的影响是叶栅收敛度、气流冲角与出气角的综合影响。在综合考虑了导叶损失以及叶轮损失的基础上,提出了变几何径向涡轮随速比变化的调节方案。     

变几何涡轮对涡轮气动性能的影响研究

针对自由涡轮导向器叶片可调的多级轴流涡轮进行气动性能研究。结果表明:通过改变自由涡轮导向器叶片角度可以调节多级涡轮的流量、效率、膨胀比分配和功率分配,自由涡轮导向器叶片角度变化对涡轮流场和各级静叶损失产生明显的影响。     

空冷汽轮机末级680mm叶片的开发

空冷汽轮机组在电力市场上所占的份额越来越大,哈尔滨汽轮机厂有限责任公司对空冷汽轮机组进行了冷端优化,设计背压由15kPa降为11kPa。为提高机组效率,需要设计一个比原有空冷末级620mm叶片排汽面积更大、余速损失更小的空冷末级叶片。     

高效超临界汽轮机的研究与开发

概述了目前世界上高效超临界汽轮机的发展状况，主蒸汽、再热蒸汽参数对高效超临界汽轮机经济性的影响，并着重探讨了我国发展高效超临界汽轮机应选取的参数、发展步骤及汽轮机应重点开展的研究课题。表2参7     

单缸低参数汽轮机末级排汽湿度的热力分析

采用VB语言,通过动态链接库的调用,编制了低参数单缸汽轮机热力计算程序.应用此程序,在不同设计参数下,针对无抽汽除湿、级间抽汽除湿和除湿级除湿3种方案,研究了机组末级湿度的变化.结果表明,进汽压力、进汽温度和排汽压力三者对末级湿度的影响不同,进汽温度对末级湿度的影响最大,进汽压力次之,排气压力最小.在本研究所提参数条件下,满负荷运行很难保证末级出口湿度要求,需采用有效的内部除湿措施.研究也表明,在不同位置抽汽除湿和除湿级除湿对机组末级湿度影响较大,在相同的设计参数下,在机组的第四级后抽汽除湿对机组末级湿度的影响最大.在相同的除湿效率下,除湿级位置每向后移动一级,使末级湿度降低约1%,随除湿级位置后移,除湿效率对末级湿度的影响增大.     

单缸湿汽轮机除湿级的热力计算方法研究

针对单缸湿汽轮机除湿级的热力计算问题,级除湿过程近似于等熵过程,在级热力计算的基础上提出了一种除湿级的热力参数计算方法,以某型单缸湿汽轮机为例进行了计算。结果表明,除湿后蒸汽的焓值和干度明显增高,蒸汽的做功能力也增大。     

汽轮机缸效率变化对热耗率影响的计算方法研究

通过对汽轮机热耗基本定义公式的关键参数的小偏差影响分析,推导出了汽轮机高压缸、中压缸、低压缸各缸效率变化对汽轮机热耗影响的计算方法.利用CLN600-24.2/566/566汽轮机THA工况的数据对公式进行了试算,并与汽轮机制造厂热力特性书中的相关数据进行了对比,验证了计算方法的精度,并对误差原因进行了分析.计算方法的...     

驱动给水泵用汽轮机效率的测量方法

提出了从给水泵端着手,用测取给水泵轴功率的方法来测量小汽轮机的效率,对该测量方法的原理和计算公式进行了阐述。多台小汽轮机效率测试实践表明,该方法切实有效,解决了现场小汽轮机效率无法测量的问题。     

引进型300MW汽轮机高压缸改造及效果

对300MW汽轮机高压缸进行了改造。通流部分采用了三维设计技术,在结构上改进了进汽插管、调节级汽封结构和冷却蒸汽流程。西柏坡电厂1号机改造后,高压缸实测效率87．15％。     

单-双列调节级对汽轮机效率的影响分析

给出了汽轮机单-双列调节级的热力计算方法,绘出了单列和双列调节级的轮周效率曲线,通过比较分析得出单-双列调节级可以有效提高汽轮机各个工况下的有效效率,实例计算证明了本文模型、算法和结论的正确有效性。     

出口伊朗325MW中间再热空冷凝汽式汽轮机的特点

着重介绍了上海汽轮机有限公司首台大容量空冷机组的结构特点,对其结构进行分析与认证,并对其所采取的一些具有当今世界先进水平的措施进行分析,同时着重讨论了空冷机组的特点。     

汽轮机相对内效率应达值的确定方法

针对汽轮机采用回热或再热后,汽轮机整机相对内效率不能准确反映汽轮机通流部分的运行经济状态问题,提出采用级组相对内效率来评价汽轮机各段通流部分的运行经济状态。同时,针对喷嘴配汽凝汽式汽轮机中,各个级组相对内效率有不同影响因素,分别给出调节级、中间各个级组以及最末级组相结内效率应达值的确定方法。为识别汽轮机通流部分运行经济状态是否正常并诊断出引起其失常的具体部位奠定了基础。