供热机组低压缸近零出力低压流场和温度场数值模拟与分析

为研究低压缸切缸运行后,汽轮机鼓风、水蚀等安全问题,为供热汽轮机切缸运行提供理论指导。论文采用SSTκ-ω湍流模型和非平衡相变模型,以某350MW供热汽轮机为研究对象,对次末两级流动进行数值模拟,深入分析切除低压缸后,不同冷却流量下低压末两级蒸汽流动特性、温度变化及蒸汽凝结特性,分析异常工况。计算结果表明：该机组切缸后,流动恶化和鼓风超温等异常工况主要在低压缸进汽流量由60t/h下降至20t/h的过程中。冷却流量下降到60.1t/h时,进汽角增大,蒸汽偏转冲击叶片背部,叶栅通道沿流向压差减小甚至出现逆压区,在末级形成涡流;冷却流量下降到40.3t/h时,末级进入鼓风工况;随着冷却流量进一步下降,在30.4t/h时发生鼓风超温,末级动叶顶蒸汽温度超过100℃。     

超临界350 MW机组低压缸切缸技术冷却蒸汽热力分析

针对超临界350 MW机组低压缸切缸技术冷却蒸汽的设计问题,基于汽轮机的热力设计计算方法,通过对不同冷却条件工况下以及正常运行工况下低压缸通流各级叶片出口温度分布进行详细的计算及分析,得到其与冷却蒸汽量和蒸汽温度的关系。结果表明:在切缸运行工况下,末级叶片处于鼓风状态,此时低压缸排汽温度基本与冷却蒸汽流量和冷却蒸汽温度呈线性变化趋势,与冷却蒸汽流量负相关,与冷却蒸汽温度正相关,因此合理设置冷却蒸汽流量和温度可以有效控制末两级叶片的出口温度。本文从理论分析角度为机组切缸后低压缸冷却蒸汽的设计提供依据,为机组切缸提供相应的安全理论支撑。     

汽轮机低压缸零出力流动与温升特性数值研究

小流量下汽轮机低压缸末级内部流动与温升现象十分复杂,为火电调峰与低压缸零出力改造带来挑战。为此,以某电厂汽轮机低压缸为研究对象,建立了低压缸五级叶栅单通道流场计算模型,数值研究了不同工况下低压缸工作性能、流动结构与温升特性。结果表明：当低压缸通流流量降低至设计工况的3.84%时,低压缸无法输出功率;流量很小时,低压缸进入鼓风状态,末级叶栅出现下端壁分离区、静叶分离区、机匣环面涡、末级动叶涡等流动结构,且在末级叶栅转-静间隙叶顶位置出现显著鼓风加热现象;流量降低至设计工况的2.23%时,末级静叶、动叶表面平均温度分别升高219.6 K与243.7 K。鼓风状态下,低压缸工作性能、内流结构均会发生显著变化,末级叶栅内温度升高使叶片工作环境恶化,机组小流量运行需对其加以考虑。     

小流量工况下低压缸进排汽参数对流场和叶片温度的影响

建立了某电厂汽轮机低压缸五级叶片单通道模型,采用数值模拟的方法进行多工况计算与分析,得出了5种不同进出口参数工况下的流场和末级叶片温度场分布。分析了低压缸进口蒸汽质量流量、进口蒸汽比体积、进口蒸汽温度、排汽压力对于流场和末级叶片温度的影响。结果表明:在小流量工况下,出口区域靠近末级叶根的部位最早出现回流,且末级叶片的最高温度出现在静叶片叶顶出汽边附近,进汽流量越小,回流越严重,鼓风效应越明显,叶片表面温度越高;提高进口比体积对于改善叶片脱流基本没有效果,降低低压缸进口蒸汽温度和出口压力对降低末级叶片表面温度以及改善鼓风效应均有较好效果。     

深度调峰下核电汽轮机的小容积流量工况浅析

在新的能源形势下,核电机组需要长期低负荷运行参与电网调峰,核电汽轮机的低压末几级可能落入小容积流量工况.阐述了级在小容积流量工况下的流动特性,分析了小容积流量工况可能导致级效率下降、叶片疲劳损坏、低压缸排汽温度偏高、末级动叶根部出口边遭受水蚀、叶片颤振损坏等,提出了推迟级内涡流发生以扩大其透平工况的流量范围、在低压缸设置喷水减温装置以降低其排汽温度,改进叶型设计以避免发生叶片颤振,采用整体阻尼围带和凸台拉筋的叶片结构以减小其振动应力等应对小容积流量工况的措施,确保核电汽轮机安全、经济地参与电网深度调峰.     

低压缸零出力供热工况中低压缸连通管内部流动数值模拟

对低压缸零出力技术改造后的某300 MW供热汽轮机组中低压缸连通管、连通管液控蝶阀、采暖抽汽管道、冷却蒸汽旁路、冷却蒸汽流量孔板和冷却蒸汽调节阀等根据实际尺寸建立三维模型,并进行网格划分;并采用Realizable k-ε模型和Scalable壁面函数法进行不同供热工况下中低压缸连通管及冷却蒸汽旁路内部流动数值模拟。模拟结果表明:中低压缸连通管及冷却蒸汽旁路系统复杂结构会使蒸汽流动产生分离,使整个管路系统内流动不稳定,低压缸进汽口流动不均匀;低压缸零出力工况,蒸汽在冷却蒸汽调节阀出口扩张段会产生超音速,并在其后连接的弯头处产生强激波和马赫盘。模拟结果反映了汽轮机抽汽供热及低压缸零出力工况中低压缸连通管内较复杂的蒸汽流场和状态,为后续技术改造的方向提供了理论依据。     

300 MW直接空冷汽轮机低压末级鼓风态流场及湿度测量

研制了基于多波长消光法和4孔楔形气动探头的改进型联合探针,用该探针测量了某电厂300 MW直接空冷机组低压汽轮机末级后在满负荷40 kPa背压运行时末级后的流场和湿蒸汽。测量结果表明该汽轮机在该工况运行时低压缸末级产生鼓风,并有叶片根部的回流,鼓风区域约占叶高的51%,在鼓风区蒸汽湿度为零,鼓风状态时末级平均湿度仅0.23%,低压缸效率84.9%,次末级也存在鼓风现象。鼓风时运行表计指示的第7级抽汽温度不是汽缸内汽流的真实温度,而是鼓风温度。     

供热汽轮机旋转隔板现代化研究结果

<正>在热电联产中,配备调整抽汽的汽轮机装置得到广泛采用。装在这种汽轮机内的旋转隔板,当其全关时,其低压部分在蒸汽通流量最小情况下,可按热负荷曲线运行。这时,流经低压缸的最小蒸汽流量则由末级和排汽接管(缸)的冷却条件来确定。在配备通常结构形式的转旋隔板的汽轮机中,因鼓风蒸汽的凝结而造成的热损失为5～25MW,     

大功率汽轮机低压部分末级动叶的振动状态由蒸汽的流量来决定

<正> 汽轮机在运行时会遇到低压段末级动叶在非设计条件下的工况。在这些工况中,有些是不可避免的(如空载运行、低负荷),然而这些正是机组(在凝汽器中扩压)损坏的原因。在小容量的蒸汽流量时,由于末级动叶片受到强烈的、不稳定的空气动力学的力的影响,因此就必然会增大在这些叶片上的动应力。当小容量的蒸汽流量时,汽轮机低压段末级中就产生空气动力学不稳定的问题。通     

某电厂汽轮机低压缸零出力供热工况低压末级叶片动强度分析

汽轮机低压缸零出力供热工况下,低压缸的进汽流量急剧减小,会导致低压末级叶片运行工况严重偏离设计值而影响其安全性。本文采用有限元方法,建立了某电厂300 MW汽轮机低压末级叶片在汽流激振力下的振动方程,采用直接积分方法分别计算了叶片在设计工况和低压缸零出力供热工况下的动应力。结果表明:设计工况下叶片的最大动应力为5.973 MPa,位于叶顶区域;低压缸零出力供热工况下叶片的最大动应力为1.119 MPa,位于凸肩区域,该最大动应力小于设计工况,说明低压缸零出力供热工况下叶片的动强度满足制造厂设计要求。     

平圩600MW汽轮机通流改造实施方案

平圩发电厂2号汽轮机存在低压缸转子次末级叶片设计和制造缺陷,高、中压缸通流能力不足、滑销系统膨胀不畅等重大缺陷。文章介绍了2号汽轮机通流改造方案和施工过程,并给出了详细的校核计算过程和数据。改造完成投入运行后经考核试验计算,供电煤耗率下降了13g/kWh。但还存在一些问题尚待解决,如:汽轮机热耗率比原设计值高;投顺序阀时对1、2号轴承瓦温、振动影响较大;高压缸通流面积过大,主汽压力低。     

汽轮机汽封改造的节能效果分析

介绍通流部分综合升级改造的330 MW汽轮机汽封改造方案,分析所采用蜂窝汽封、刷式汽封、接触式汽封等新型汽封的工作原理、优点和在汽轮机轴系、通流部分中适用的部位。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;接触式汽封主要应用于轴端密封;蜂窝汽封用在低压缸末级、次末级叶顶部位及高、中压缸轴端。330 MW汽轮机高、中、低压缸轴端采用3种汽封相结合的方案改造后,轴封漏汽量明显减小。汽轮机高、中压后轴封漏汽量、经过轴加的凝水温升都有明显的降低;高、中压缸间平衡盘汽封漏汽量占主蒸汽流量的份额为1.02%,小于THA工况设计数据1.503%,汽封改造的节能效果显著。     

135MW机组枝状排汽管道系统内湿蒸汽的数值研究

对德国基伊埃(GEA)公司发明专利——枝状(Y型)直接空冷排汽管道技术进行数值研究。建立神华阳光2×135MW机组直接空冷排汽管道内湿蒸汽两相流动和传热的数学模型。利用计算流体力学软件FLUENT,对典型汽轮机工况下的排汽状况进行了数值模拟。结果表明:在设计方案下,水蒸汽在各分配管的流量分配均匀,流动压降较低。对二维管道内湿蒸汽速度场、温度场和两相场的模拟、分析和研究,为直接空冷排汽管道系统的优化设计提供帮助。     

空冷汽轮机末级叶片的三维流场分析

应用先进的计算流体力学(CFD)软件完成了大功率空冷汽轮机末级流场特性分析,计算分析结果基本揭示了末级叶片流道内的复杂流动状态,对提高末级叶片的气动设计水平发挥了重要作用.先进的计算流体力学技术应用于汽轮机的通流设计,不但能有效提高机组的通流效率,还将大大缩短设计周期,降低设计成本.图9表4参5     

徐大堡核电厂汽轮机冷端优化分析

讨论了如何结合徐大堡核电厂址条件、原材料及汽轮机主要冷端设备价格、供排水系统主要构筑物的造价和相关的年运行费、发电收益等多方面因素,通过多方案经济、技术比较,寻求最优的冷却水系统配置,即选择汽轮机低压缸配置方案、凝汽器面积、冷却水泵流量、冷却水管沟等最优的配套组合方案,确定经济合理的汽轮机冷端各设备的设计参数。     

东方1000MW超超临界汽轮机设计特点及运行业绩

论述了东方1000MW超超临界汽轮机设计特点及运行情况,对机组系统、高温材料、高温部件冷却、通流技术、末级叶片、汽缸、阀门和轴系结构等进行了详细介绍,并时机组启动调试和首次大修情况做了简要说明,阐述了机组的先进性和可靠性。     

1000MW汽轮机缸效率能耗敏度分析

以东汽1 000 MW汽轮机为研究对象,采用汽轮机组定功率变工况计算方法,对汽轮机各汽缸效率在THA、70%THA、50%THA、40%THA滑压工况进行敏度分析,得到相应工况下各汽缸效率变化对汽轮机热耗率和机组发、供电煤耗率的影响规律。分析表明,缸效率的能耗敏度随缸效率变化基本呈线性关系;低压缸效率的能耗敏度最大,高压缸效率次之,中压缸效率较小;随机组负荷降低,高压缸效率的能耗敏度增加,中、低压缸效率的能耗敏度变化较小。在THA工况下低压缸效率下降1%,供电煤耗敏度绝对值增加1.246g/(kW h),相对值升高0.433%;高压缸效率下降1%,供电煤耗敏度的绝对值增加0.44g/(kW h),相对值升高0.154%;中压缸效率下降1%,供电煤耗敏度的绝对值增加0.352g/(kW h),相对值升高0.122%。分析结果可对同类型机组进行节能诊断,进而指导机组的优化运行。     

Start-up circuit upgrading to reduce the erosion of the rotor blades of the last stages of steam turbines and prevent the mass strips of stellite plates

At turbine starts with low steam flow rates in idle mode, the low-pressure rotor blades consume energy, causing the ventilation heating of the stages and creating higher depression in them than in the condenser. This leads to the return steam flows in the exhaust of the low-pressure cylinder (LPC), reducing the heat due to the moisture of starting steam damps and cooling injections. It is shown that, as a result of upgrading with the transition to fully milled shroud platforms of rotor blades, the depression in the stages decreases and their cooling efficiency is reduced due to the removal of an elastic turn of the rotor blades under the action of centrifugal forces and seal of them by periphery. Heating the rotor blades of the last stages exceeds the temperature threshold of soldering resistance of stellite plates (150°C), and their mass strips begin. The start-up circuit providing both the temperature retention of the last stages lower the soldering resistance threshold due to overwetting the steam damps up to saturation condition and the high degree of removal from the dump steam of excessive erosive-dangerous condensed moisture was proposed, applied, and tested at the operating power unit. The investment in the development and application of the new start-up circuit are compensated in the course of a year owing to guaranteed prevention of the strips of stellite plates that lengthens the service life of the rotor blades of the last stages as well as increase of the rotor blade efficiency due to the sharp decrease of erosive wear of the profiles and reduction of their surface roughness. This reduces the annual consumption of equivalent fuel by approximately 1000 t for every 100 MW of installed capacity.     

采用蒸发式冷却器的间接空冷系统的热经济性分析

间接空冷系统在中国的应用越来越广泛,但是高温天气影响空冷塔散热,导致汽轮机背压升高。采用蒸发式冷却器与闭式空冷塔并联运行,可以降低循环水温度,进而降低汽轮机的排汽压力,提高机组的热经济性。针对某600 MW汽轮机组,设计了一种采用蒸发式冷却器的间接空冷系统,构建了数学模型,分析了蒸发式冷却器与闭式空冷塔的热负荷匹配特性,探讨了额定工况下蒸发式冷却器热负荷改变时,汽轮机背压、系统耗水量和冷却系统功耗的变化规律。计算结果表明,额定工况下,分流比为0.21~0.31时,发电标准煤耗率可降低7.4 g/(kW·h)。