汽轮机调节阀–调节级段三维流动与压力损失数值研究

部分进汽是喷嘴调节汽轮机变工况运行时的主要状态,调节级部分进汽通常效率较低,流动情况复杂。该文采用ANSYS-CFX软件数值研究了亚临界600MW汽轮机调节阀-调节级段在不同阀门开度组合情况下的三维流动与压力损失特性。结果表明:调节阀-调节级段的流动是复杂而强烈的有旋流动;调节阀喉部的节流作用和阀碟下方"空穴"区以及调节阀下游部分区域的漩涡会引起较大的压力损失;当4个调节阀全部开启时,调节阀-调节级段的流动性能良好,当某调节阀门处于关闭状态时,部分进汽调节级的动叶栅在从进汽弧段转到非进汽弧段过程中,动叶通道中的流体被抽吸到非进汽腔室以及对应的喷嘴叶栅中,形成大量的漩涡,造成较大的压力损失。     

基于量纲分析的汽轮机调节级变工况特性研究

基于APROS支撑平台,对喷嘴配汽方式的汽轮机调节级进行变工况热力计算,通过文献提供的实验台实验数据进行对比验证;并研究分析了部分进汽对调节级内压比的影响,确定了不同部分进汽度下调节级效率变化曲线。结果表明,部分进汽不仅造成部分进汽损失,还对调节级内压比产生影响,致使焓降与反动度发生变化,进而引起调节级效率改变。同时,以600 MW汽轮机组为例,建立了考虑部分进汽对压比影响后的调节级效率简化数学模型。在此基础之上,基于量纲分析理论,分别将全开调节阀及半开调节阀后喷嘴组压比简化表示为流量比的函数,提出一种适用于喷嘴配汽的调节级变工况热力计算方法;将计算结果与借助支撑平台的热力计算结果对比,并探讨了喷嘴调节过程中压比与反动度的变化趋势。分析表明,所提出计算方法不仅准确反映部分进汽对级内压比的影响,还对现有的调节级变工况热力计算工作做了进一步完善。     

喷嘴+补汽新型调节技术的经济性分析

为了保持喷嘴调节汽轮机组部分负荷工况下主蒸汽压力高的优点,同时减弱调节级效率低对高压缸通流效率的影响,有效提高汽轮机组部分负荷工况下的经济性,本文在分析研究了现有汽轮机进汽调节技术的基础上,提出了喷嘴+补汽新型调节技术。以超临界660 MW机组为例,分别分析喷嘴+补汽调节和单一补汽调节对汽轮机热力特性和经济性的影响。结果表明:喷嘴+补汽调节机组和补汽调节机组在90%THA工况附近经济性相当,随着负荷的降低,喷嘴+补汽调节机组经济性优于补汽调节机组,且这种优势逐步加大;全年负荷范围为40%THA～85%THA的机组,采用喷嘴+补汽调节的经济性更高。     

汽轮机低压进汽结构设计的数值模拟分析

用数值模拟的方法对某汽轮机中压排汽至低压进汽间的无叶通道的气动性能进行了分析。针对原始模型不良的气动结构,提出了改进方案。比较两种模型的总压损失系数和低压缸进汽口环形截面速度分布的均匀性,改进模型的总压损失降低7.82%,约提高中压缸效率0.33%、折合机组煤耗率下降约0.3 g/(kW.h),同时低压缸进汽速度均匀程度有一定的提高,对提高低压缸的效率也是有益的。     

负压进汽凝汽式汽轮机紧急停机设备设计及研究

常规工业汽轮机通常配置快速关闭进汽阀，以实现汽轮机紧急停机。某负压进汽凝汽式汽轮机进汽参数低，进汽蒸汽容积流量大，且汽轮机进汽端和排汽端的压差小。为减小进汽压力损失，不设置新汽速关阀，而是在汽轮机排汽端采用冗余的大通径快速真空破坏阀。当汽轮机需要紧急停机时，打开快速真空破坏阀，使大气快速进入汽轮机排汽端，汽轮机排汽端的压力迅速上升。针对所研究的进排汽压差为40 kPa的汽轮机组，最短可在4 s内实现汽轮机进汽端和排汽端压差为0，使汽轮机刹停，达到汽轮机紧急停机的目的。     

东方超超临界二次再热660 MW汽轮机超高压进汽蜗壳数值研究

本文采用CFD数值分析软件完成了东方新开发的超超临界二次再热660 MW汽轮机超高压进汽蜗壳的气动性能分析,分析对象包括进汽蜗壳截面的收缩比、截面形状以及进汽管横向间距,结果表明该机组采用的切向进汽方式具有优越的气动特性,其进汽蜗壳截面收缩比、截面形状以及进汽管横向间距均对切向进汽室的气动特性有较大影响,湍动能和总压损失系数随截面收缩比的增加逐渐减小并趋于平缓,截面形状和进汽管横向间距对切向进汽室总压损失系数影响较小,但对出口处湍动能影响较大。     

200MW级汽轮机喷嘴组技术改造

针对200 MW级汽轮机喷嘴组在设计、制造、安装方面存在的问题,在研究其调节级热力特性的基础上,通过全三维气动建模分析调节级各项损失产生的原因及影响因素,同时结合实际运行情况,寻求减少各项损失的途径,提出了喷嘴组优化改造的技术措施与方案:在动、静叶片的速度系数近似保持设计值不变的情况下,若调节级的密封情况良好,调节级的实际运行效率主要取决于压比、阀门开度和部分进汽度。调节级压比热力设计已确定,故认为在喷嘴组的改造设计时,应从减少调节阀门节流损失、降低调节级的部分进汽损失、减小调节级静叶栅的流动损失、完善调节级密封结构、改进喷嘴组加工精度等方面采取措施,提高调节级效率。实践证明,应用200 MW级汽轮机喷嘴组改造技术对喷嘴组实施改造,改造后设计工况下,调节级效率均高于未实施喷嘴组技术改造机组的10%~15%,部分负荷工况下的热力性能明显改善,节能效果显著。     

超超临界汽轮机补汽结构流动特性与损失分布EI北大核心CSCD

针对超超临界汽轮机补汽装置内复杂流动和效率低下的问题,采用计算流体力学软件CFX建立高压缸两级补汽流动模型,分析补汽装置的性能与损失。对比4种补汽结构内流场的流动特性、气动特性以及流动损失分布,揭示补汽结构流动特性和损失机理,得到性能较好的补汽结构。结果表明:补汽过程中腔室内始终存在位置、大小不同的涡流。中间进汽弯小管的压力分布较为均匀,总压损失较小,腔室内的粘性损失也最小。侧边进汽弯小管的管内粘性损失最小,中间进汽弯小管的管内粘性损失小于中间进汽直小管。中间进汽弯小管的流动效率较好,补汽结构的总体损失较小。     

汽轮机进汽调节阀控制系统故障分析及处理

汽轮机进汽调节阀控制系统是汽轮机启动、停止、正常运行和事故工况下的调节执行器,通过控制汽轮机调节门的开度,实现对汽轮机的转速、负荷、压力等的控制,是汽轮机控制的核心,其出现故障将严重危及汽轮机的安全。本文列举了太电公司的汽机调节门控制系统出现的三种故障,描述了故障的现象,指出了发生故障的主要部件,对故障的原因进行了详细的分析,提出相应的技术措施,总结了三种故障的共性问题及解决办法。     

汽轮机内湿汽损失定量评估研究进展

汽轮机内汽液两相非平衡凝结、两相间的速度差异、叶片表面形成水膜等均会引起湿汽损失,从而导致机组效率下降和叶片水蚀损坏。对此,本文通过分析比较国内外湿汽损失评估的研究进展,总结了现有的研究方法和目前存在的问题,讨论了湿汽损失系数的影响因素,并对其进行修正。结果表明:湿汽损失可分为热力学损失、水滴阻力损失、制动损失、疏水损失、离心损失和汽轮机出口损失,热力学损失占湿汽损失的80%以上,水滴阻力损失和制动损失所占比例较小;机组类型、盐分含量、运行工况等因素均会对湿汽损失系数产生影响。湿汽损失定量评估为汽轮机通流部分的设计和改造提供了理论参考。     

600 MW超临界汽轮机配汽不平衡力影响及配汽方案优化

汽轮机尤其是超临界汽轮机在变负荷运行过程中,不合理的配汽方案会在调节级产生较大的配汽不平衡力,引发调节级附近的轴承发生轴心偏移,瓦温升高等故障,对机组的安全运行造成影响。单纯考虑减小不平衡汽流力的配汽方案又会造成调节级效率乃至汽轮机整体内效率的下降,因此在配汽方案选择时,需要妥善解决汽轮机运行安全性和经济性之间存在的这一对矛盾。论文阐述了汽轮机配汽不平衡汽流力的产生机理及其造成的影响,针对某型600 MW超临界汽轮机在30%、80%、90%负荷点上,设置了不同的配汽方案,就汽流不平衡力和调节级效率进行了详细计算,从安全性与经济性两个角度展开了方案的对比分析,依据计算和分析结果提出了兼顾减小不平衡汽流力和提高调节级效率的协同优化方案。     

喷嘴配汽汽轮机组调节级温度的修正

介绍了发电厂汽轮机组配汽方式及各种方式的优缺点,对喷嘴配汽汽轮机调节级室温度变化带来的影响进行了分析。为了使调节级室的压力、焓值、温度以及调节级效率等参数满足变工况计算需要,在常规的调节级变工况计算中增加了温度的迭代计算,以求得更精确的调节级参数。     

汽轮机通流部分间隙变化对相对内效率和功率的影响

针对发电机组运行中汽轮机普遍存在通流部分间隙偏大的现象,通过计算研究了汽轮机通流部分间隙变大对相对内效率和功率的影响程度。研究表明,汽轮机通流部分间隙变大引起漏汽损失增加,对汽轮机高压级相对内效率和功率的影响都较大。指出对汽轮机通流部分间隙实行状态监测的必要性,为汽轮机通流部分检修和节能提供依据。     

汽轮机汽封改造对经济指标和振动影响的测试分析

介绍了汽轮机梳齿汽封的密封原理和缺陷,以及刷式汽封、柔齿汽封两种新型汽封的工作原理、优点和在汽轮机轴系、通流部分中适合的部位。刷式汽封在汽轮机上的应用比较广泛,高、中、低压缸各部位均适合;柔齿汽封主要应用于轴端密封。由于这两种型式汽封密封间隙小,在汽轮机汽封改造中得到比较广泛应用。145 MW机组采用柔齿汽封改造后,满负荷工况下,机组高压缸效率提高3.77%,中压缸效率提高2.65%,热耗率降低321.2 kJ/kWh;220 MW机组采用刷式汽封改造后,满负荷工况下,机组高压缸效率提高2.23%,中压缸效率提高0.56%,热耗率降低290.44 kJ/kWh;330 MW机组采用柔齿汽封和刷式汽封相结合的改造方案后,满负荷工况下,热耗率降低265.84 kJ/kWh。     

宝鸡发电厂3号汽轮机喷嘴室进汽管失效分析

文章简述了汽轮机喷嘴室进汽管裂纹泄漏的概况。从原材料的性能、组织变化、应力计算、结构应力和运行状况等方面进行全面分析,认为宝鸡发电厂3号汽轮机喷嘴室进汽管失效的主要原因是结构不合理,造成应力集中,不正常的运行状况加速了失效速度。     

基于历史数据计算母管制机组各台汽轮机进汽流量的研究

为实现准确测量计算母管制运行机组各台汽轮机进汽流量,研究了利用机组运行的历史稳态数据进行数学建模,借助BP神经网络仿真计算母管制运行机组各台汽轮机的进汽流量的方法,并优化了神经网络隐含层神经元的数目。研究表明借助BP神经网络仿真计算母管制运行机组各台汽轮机进汽流量准确性较高,能满足工程要求,且借助厂级监控系统(SIS)平台,应用方便,解决了部分母管制运行机组各台汽轮机利用历史运行数据进行进汽流量计算的问题。     

汽轮机的“少汽无负荷”方式调峰运行

本文分析介绍了火电机组参与电网调峰,汽轮机组转轴寿命损耗与调峰运行方式的关系,并重点介绍了“少汽无负荷方式”调峰试验情况,在“少汽无负荷方式”转为发电工况加负荷伊始(热态起动冲转时),高压缸前部诸级段存在严重的热冲击,限制机组工况的变化。通过与起停方式的对比,阐述了“少汽无负荷运行”是电网日负荷调峰较合理的方式。文章最后介绍,在发电工况向“少汽无负荷方式”转换的减负荷过程宜采用定压-滑压混合方式,调节通流部分的温度水平;又“少汽无负荷运行”转为发电工况的加负荷过程采用滑压方式,可以缓解上述的热冲击现象,使“少汽无负荷方式”作为一种调峰方式进一步完善,相应要求调峰机组汽轮机的进汽结构应设计采用“混合方式”。     

超超临界二次再热机组给水泵小汽轮机优化选型

传统给水泵小汽轮机以机组最大出力为选型基准,在机组THA及以下工况运行时小汽轮机运行效率相对下降较多。为提高小汽轮机运行效率,有必要开展给水泵小汽轮机优化选型研究。利用汽轮机补汽增大出力的原理,以机组THA工况对应出力为小汽轮机设计选型基准,需要更大出力时通过开启补汽来实现,可相对提高THA及以下工况小汽轮机运行效率。结合某二次再热机组给水泵小汽轮机选型分析实例,对优化前后小汽轮机工作参数进行计算,对比分析不同工况下小汽轮机耗汽量及对机组能耗指标的影响。结果表明,优化选型后,THA、75%THA和50%THA工况下对应小汽轮机进汽流量分别降低1.9、1.2、0.8 t/h,汽轮机热耗分别降低3.08、3.42、3.62 k J/(k W·h)。该小汽轮机优化选型方法可在超超临界二次再热机组上推广应用。     

新书介绍

<正>汽轮机变工况特性 本书共分九章,分别介绍真实气体有损失的流动;压力与流量的关系、级与级组的临界压力比;工况变动时级的反动度及级内漏汽的改变;级的变工况计算;汽轮机负荷调节;汽轮机工况变动时的过渡过程,汽轮机在非设计参数下运行;汽轮机在个别通流部分机件拆除条件下运行;对现有汽轮机经济性的改进等等。定价4.20元,各地书店经售。     

300MW机组汽轮机高压进汽插管断裂故障分析及处理

某电厂4号300MW机组汽轮机运行中出现异音,大修解体发现高压进汽插管断裂并严重损坏。对高压进汽插管结构进行的试验分析表明,高压进汽插管原设计为两道密封环密封结构,后改为钟型罩密封,但在钻紧定螺钉的螺孔时,造成销孔部分螺纹缺失而使紧定螺钉脱落和专用销退出,使插管失去水平方向的活动裕量,在热应力的作用下插管承受较大力矩断裂而导致异音。对此,将断裂和存在缺陷的进汽插管进行了更换,加固了紧定螺钉,并提出了进一步的防范措施。