超超临界汽轮机蒸汽冷却技术的数值研究

借助数值模拟技术研究了某汽轮机第一级叶轮蒸汽冷却问题,通过对计算结果的对比分析,确定了对应最佳冷却方式的气动参数,为超超临界汽轮机高、中压转子冷却方案的确定提供了理论依据．     

汽轮机转子热应力在线监测系统的开发

在汽轮机启停过程中,转子热应力一直是影响机组使用寿命的重要因素,然而无论是解析计算还是数值计算都无法达到对热应力在线监测的目的。针对这一问题,建立600 MW汽轮机转子热应力数学模型,对所得到的热应力数学模型进行编程,利用组态软件,结合PLC等硬件设备,开发汽轮机转子热应力在线监测系统。最后,利用所开发的系统对机组启动过程中转子热应力进行离线仿真。结果表明,所开发的汽轮机转子热应力在线监测系统能够很好地实现对热应力在线监测。     

基于Ansys平台的汽轮机滑停转子热应力的研究

用有限元软件对某国产300 MW汽轮机组滑参数停机的高压转子进行了建模,对边界条件进行了适当处理,计算了高压转子的温度场和应力场.计算结果表明,调节级叶轮根部及高压转子末级叶轮后根部的热应力较大,这些部位是汽轮机滑参数停机的重点监视部位.研究结果对汽轮机滑参数停机提供了一定的参考.     

汽轮机的转子损伤与优化启动

针对汽轮机启动时机器损耗和燃料损耗都很大且容易出事故这一问题，研究了转子的热应力计算，导出了转子热应力计算公式，根据连续损伤理论，讨论了转子的疲劳损伤计算，并从总损耗最小出发，探讨了汽轮机的优化启动问题，研究结果表明，汽轮机启动时的热应力并非越低越好，而且存在一最佳值，在此值附近启动效益最好。     

汽轮机运行中热应力的计算

<正> 汽轮机的各个部件,在起动、停机和负荷变化时可能会产生巨大的热应力。由于电网容量的日益扩大,甚至大功率汽轮机也必须考虑到快速起动、快速改变负荷的能力,以满足电能的需要,因此分析运行中热应力的变化具有十分重要的意义。对于大功率汽轮机,从热应力的观点看,高、中压缸的进汽部份及其相应转子的轴封部份是最危险的地方,在这些地方温度变化剧烈,几何形状也比较复杂,常常产生由于循环热应力所引起的裂纹。     

汽轮机寿命监测系统

将汽轮机转子作为监测对象,确定其基本信息和热应力分布情况.从转子疲劳寿命损耗和高温蠕变寿命损耗两个方面给出转子寿命损耗的计算方法,设计并实现了汽轮机寿命监测系统,以实现汽轮机寿命监测与管理的任务.     

机组自启动过程中转子动态热应力限定值的确定

通过综合考虑启动过程中燃料费用和汽轮机转子寿命损耗折合成的费用,计算出最优启动情况下汽轮机转子寿命损耗,从而确定ATC系统中汽轮机转子热应力限定值,提高了机组启动过程的经济性和安全性.     

变工况下汽轮机级反动度的一种新的统一表达式及其应用

对现有的确定变工况下汽轮机级反动度的统一表达式进行了分析,指出其存在的问题：提出一种新的确定变工况下汽轮机级反动度的统一表达式,该表达式不仅适用于蒸汽超临界流动的级,而且还考虑了变工况后动叶入口的撞击角,使适用范围和计算精度得到提高。最后,将该统一表达A应用于对CC12汽轮机的低真空供热的安全性核算,取得了良好的效果。     

科学计算可视化技术在转子热应力分析中的应用

应用华北电力大学开发的转子热应力分析软件，分析计算500MW汽轮机转子的热应力，得到了从转子建模到温度场和热应力场计算全过程的图形输入与显示，可减轻工程技术人员的数据处理工作量，加强现场运行人员对各种运行工况下转子热应力分布规律的了解，为机组的安全运行提供了保证。     

用有限元法解算汽轮机转子的暂态温度场及热应力场

本文讨论了有限元法用于解算轴对称暂态温度场及热应力场问题。提出根据瞬时热平衡原理确定过渡工况轴封内蒸汽温度及放热系数的方法。并对20万千瓦汽轮机中压转子作了实际计算,最终得出一些有用的数据和结论。     

125MW机组滑停过程中汽缸冷却汽源的选择与应用探讨

针对汽轮机在滑参数停机时需冷却汽缸及法兰的问题，提出有效、快捷的冷却方法，以缩短检修工期和提高机组利用率，在机组滑停时，介绍了几种常见的冷却汽缸的汽源，并提出了新的冷却汽源及使用方法。     

电厂汽轮机高中压转子振动突变故障识别研究

为了保证电厂汽轮机能够在高温、高转速环境中安全稳定运行,提出电厂汽轮机高中压转子振动突变故障识别方法．根据电厂汽轮机高中压转子振动突变故障时的轴系振动特点,利用一体化电涡流位移传感器采集相应的故障信号,利用小波包分析提取高中压转子振动突变故障特征,将提取到的故障特征作为输入量,输入采用人工鱼群算法优化的RBF神经网络中,输出电厂汽轮机高中压转子振动突变故障类型识别结果．在实验过程中对质量不平衡、转子热弯曲、转轴不对中、转动部件飞脱、动静碰磨、汽流激振、结构共振、结构刚度不足、转子裂纹等9种常见故障进行识别．实验结果表明,该方法分解并重构的电厂汽轮机高中压转子振动突变故障信号质量较高,获得故障识别结果与实际故障相同,识别精度高,结果具备可靠性．     

大型空冷汽轮机叶片动应力分析

提出了一个整圈叶片动应力的简化计算模型,采用该简化模型和瞬态有限元方法计算了空冷汽轮机末级动叶片的动力学响应,分析了不同工况下的动应力值．同时采用谐响应分析方法研究了叶片危险点在不同激振频率下的位移响应,得出在设计空冷机组叶片时应考虑避开第4～7阶共振频率的结论．     

汽轮机启动过程中转子应力的主要影响因素

以某125 MW汽轮机转子为研究对象,使用有限元软件ANSYS计算转子冷态启动下的温度场与应力场,通过改变加载条件,分析转子应力的主要影响因素.结果表明:在启动初始阶段热应力起主导作用,约占73％～78.9％;蒸汽压应力起到一定的抵消作用,约占0.6％～3.3％;离心应力约占23.4％ ～ 27.6％.其他应力可以忽略不计.在机组稳定阶段,离心力占据主要部分,约占51.2％ ～51.4％.     

基于一体化模型软件的汽轮机转子热应力在线计算模型

由能量平衡法导出了汽轮机转子二维温度场及热应力在线计算公式。在一体化模型软件的仿真系统支撑下,结合工程模块化的建模思想,建立了汽轮机转子二维温度场及热应力在线计算模型。通过仿真试验与同条件下的有限元结果作了对比,结果表明:所建模型计算精度高,计算速度快。模型模块化的结构设计,方便了不同型号汽轮机转子几何尺寸的修改,且网格划分灵活,同时该模型还可用于其他具有类似边界条件轴对称体结构的热状态分析。     

基于“流体-结构”耦合的主油泵转子动态响应分析

在主油泵的结构设计中,必须从安全的角度考虑转子的静力学和动力学特性限制,并且会采用简化的计算模型来分析这些特性。然而主油泵转子有一些复杂边界条件难以包括在简化模型中,作用在叶轮表面上的油压分布就是其中之一。这不仅会改变运行中转子的固有频率,而且影响转子的应力和变形。为了更精确地分析这些影响,本文采用“流体-结构”耦合法对1000MW汽轮机组润滑油系统主油泵的流场和结构力学性能进行数值模拟,对分别工作在空气和油中的叶轮进行转子静力学和动态响应特性分析。结果表明,在空气和油中该转子的振型类似,在油中随着阻尼增加其固有频率相应的减小,与实际情况一致。本文的研究结果证明所提出的方法是有效的,对类似几何特征的其它泵转子的动态特性分析具有借鉴作用。     

Numerical simulation of HP rotor cooling configuration using parameterized method

This paper implemented cooling configuration design on certain gas turbine HP rotor using parameterized method.It is convenient for complicated gas turbine blade modeling using parameters and also benefit for the geometry modify in later period.Parameterized modeling is the foundation of air cooling turbine blade design method engineering application.Mesh quality can be awarded when generated complicated cooling configuration blade grids,and also the increase of calculation error can arise by many mesh blocks.Film cooling and serpentine passage can effectively enhance the cooling effectiveness and protect blade.     

双列调节级变工况对汽流弯应力的影响

汽轮机双列调节级的工作环境极为恶劣,其动叶的汽流弯应力计算是叶片强度振动的重要问题。在汽轮机变工况时,由于焓降、流量的改变,调节级动叶汽流弯应力将发生重大变化。研究了调节级背压、负荷以及蒸汽参数对汽流弯应力的影响。计算结果表明,调节级背压的减小会增大动叶的汽流弯应力,其中第二列动叶的增幅大于第一列;在第一组喷嘴即将达到临界流量时,动叶汽流弯应力最大;在初参数焓变化不大的情况下,汽流弯应力与蒸汽压力成正比关系。     

Development of an aero-thermal coupled through-flow method for cooled turbines

The influence of complicated interaction between the flow field and heat transfer in cooled turbines becomes more and more significant with the increasing turbine inlet temperature. However, classical through-flow methods did not take into account the influence of the interaction caused by air cooling. The aerodynamic design and cooling design of cooled turbines were carried out separately, and the iterations between the aerodynamic design and cooling design led to a long design period and raised the design cost. To shorten the design period and decrease the design cost, this paper proposes a concise aero-thermal coupled through-flow method for the design of cooled turbines, taking into account the influence of the complicated interaction between the flow field and heat transfer in cooled turbines. The governing equations, such as energy equation and continuity equation in classical through-flow method are re-derived theoretically by considering the historical influence of cooling with the same method that deals with viscous losses in this paper. A cooling model is developed in this method. The cooled blade is split into a number of heat transfer elements, and the heat transfer is studied element by element along both the span and the chord in detail. This paper applies the method in the design of a two-stage axial turbine, of which the first stator is cooled with convective cooling. With the prescribed blade temperature limitation and the knowledge of the flow variables of the mainstream at the turbine inlet, such as the total pressure, total temperature and mass flow rate, the convergence of the calculation is then obtained and the properties of the flow field, velocity triangles and coolant requirement are well predicted. The calculated results prove that the aero-thermal coupled through-flow method is a reliable tool for flow analysis and coolant requirement prediction in the design of cooled turbines.