汽轮机功率控制模式切换引发轴系振动异常的机理分析及实验研究

汽轮机高压调节阀在进行功率控制模式(单阀-顺序阀状态之间)切换时,可能引起高压转子-轴承系统振动异常增大的问题,且较为普遍。通过对实际机组异常过程的相关数据进行分析,发现高压调节阀门切换时阀位晃动与振动异常存在相关性,进而通过机理分析和数值模拟,判断异常原因在于阀位晃动引起径向汽流力突变冲击。在实际机组上开展验证实验,通过优化阀门流量特性减小调节过程阀位晃动,消除了这一异常问题。     

多级降压调节阀结构改进与两相流模拟

针对传统串级式降压阀芯加工难度大的问题,提出了一种改进的多级降压阀芯结构,并通过流量试验得到结构改进后的流量控制范围和流量特性。基于FLUENT软件提供的标准k-ε湍流模型和欧拉模型,对改进后的多级降压调节阀进行气液两相流模拟,分析进口气相体积分数对其流量系数和流量特性的影响。结果表明：改进后的多级降压调节阀可拥有不同的流量调节范围;当阀内处于气液两相流状态时,会在各级降压区域内形成气囊,减小调节阀在各开度下的流量系数,但仍能保持等百分比流量特性。     

虹吸管气液两相流过流能力影响因素分析

基于系列工况下虹吸管的过流量、压降和含气率的试验结果,分析了虹吸管内分别出现气泡流、过渡流和气团流时影响其过流能力的主要因素。结果表明,当虹吸管内为气泡流时,气体存在对流动沿程阻力系数的影响可忽略不计,不同安装高度时管道实际过流量小于计算值的原因是由于实际过水断面面积小于液相满流过水断面面积,面积减小率与流量减小率相等;当虹吸管内为气团流和过渡流时,过流断面面积减小率与流量减小率相差较大,实际过流能力减小不仅与面积减小有关,气体存在对虹吸管道沿程阻力系数的影响也不可忽略,且含气率的增大使气液两相流动阻力增大、沿程阻力系数增大、流量减小。     

垂直弯管段高压密相煤粉气力输送特性的数值模拟

基于以氮气为输送介质的高压密相煤粉气力输送,在现有壁面模型和颗粒动力学基础上,充分考虑弯管中对气固两相流动特性起主要作用的摩擦应力的影响,建立了高压密相煤粉气力输送一体化管道(垂直管、弯管和水平管连在一起)的多相流新模型.采用该新模型模拟垂直向上转水平弯管内的气固两相流动特性,分析了补充风体积流量对弯管内固相速度、体积分数、湍动能分布以及垂直弯管压降的影响.结果表明:考虑摩擦应力后模拟所得弯管压降与试验值的误差减小至20%以内,验证了该模型的正确性;随着补充风体积流量的增大,垂直弯管压降先增大后减小,表观气速增大,垂直弯管壁面外侧煤粉堆积减少,低体积分数区范围增大,固相湍动能和固相拟温度均有所增大,当补充风体积流量达到1.0m3/h时,固相湍动能和固相拟温度均减小.     

垂直并联多通道内高温高压汽-水两相流密度波型不稳定性的实验研究

在高压汽水两相流实验台上对垂直上升并联多通道中的汽 水两相流密度波型不稳定性进行了系统的试验研究,发现了并联多通道中汽液两相流密度波型不稳定性的主要特征,确定了系统压力、质量流速、入口过冷度、热负荷、进口及出口节流、可压缩容积等对该类不稳定性的影响;并将垂直并联多通道内高压汽液两相流的密度波型不稳定性与垂直并联双通道和单通道内的密度波不稳定进行了对比分析。所得结果可为大型直流锅炉和蒸汽发生器的设计提供依据。图13参10     

微小固体颗粒气力输送固气比试验研究

对微小固体颗粒在密相气力输送情况下进行试验,研究输送压力最高可达0.5 MPa的输送过程中,输送系统的罐压、背压和粉量调节阀的开度以及流化风量和载气流量分别对固气比的影响。结果表明:差压增大会导致固气比增大;粉量调节阀开度增大,有助于固气比提高;适当增大流化风量或载气流量可提高固气比,达到峰值后,固气比会随着流化风量或载气流量的增大而减小,固气比达到峰值时对应的流化风量、载气流量为最佳值。     

可调二级增压系统涡轮级热力学分析

针对重型车用、带有调节阀的可调二级增压系统的涡轮级进行了热力学分析,推导了涡轮级绝热效率的计算公式,给出了高、低压涡轮流量和膨胀比的计算方法.计算结果显示,当高压级涡轮进口压力和温度保持不变的时候,随着调节阀逐渐关闭,高压级涡轮的流量和膨胀比均逐渐上升,低压级涡轮的流量和膨胀比均逐渐下降.涡轮级绝热效率在调节阀开度为60°时最低,在调节阀完全关闭时最高.     

高压密相气力输送固相流量的实验与GRNN网络预测

煤粉高压密相气力输送是气流床加压气化的关键技术之一.在输送压力可达3.7 MPa,管路固气比可达660 kg/m3的气力输送实验台上进行系统的研究,考察输送压力、输送差压、流化风量、充压风量、补充风量、煤粉含水率等条件对固相质量流量的影响.结果表明:固相流量随着输送差压的增大而增大;随着流化风量的增大而先增大后趋向于某一定值;注入风量一定时,随着充压风量的增大而先减小后增大;与补充风量的大小基本无关;随着煤粉含水率的增大而减小.同时建立广义回归神经网络(GRNN)对固相流量进行了有效预测,最大预测误差在2.3%以内.上述工作将为系统的控制和运行提供一定的指导,同时为深化高压密相气力输送的研究奠定基础.     

某调节阀气动及振动噪声性能研究

为了降低汽轮机低工况运行时调节阀的振动噪声,设计一种多级节流调节阀,在汽轮机低工况运行时使用。采用吹风试验的方法对所设计调节阀在不同工况下的流量、振动、噪声多种特性进行了分析,得到其随着升程、压比的变化规律。选取某3个常用汽轮机调节阀与所设计调节阀进行对比试验,根据试验系统实际情况,以相同压比约0.5、相同质量流量约0.5 kg/s为基准进行了横向对比分析。结果表明：压比一定条件下调节阀的流量系数随着升程的增大而逐渐增大,升程一定条件下流量系数随着压比的增大呈现逐渐减小的趋势;在升程一定时,随着压比的增大,机脚加速度值呈现先减小后逐渐增大的趋势,调节阀受低频激励的影响较小,受中高频激励的影响较大;在压比为0.5时,随着升程的增大,调节阀的空气噪声值逐渐增大,压比大于0.5时,空气噪声值随着升程的增大而呈现先增大后略有减小的趋势,在升程一定时,随着压比的增大,空气噪声值基本呈现了逐渐减小的趋势;所设计的多级节流调节阀与某3个常用汽轮机调节阀相比在振动噪声抑制方面具有相对优势。     

节流式蒸汽调节阀的改进与性能计算

蒸汽调节阀由于长期处于小流量、大压差状态下,高速汽流对滑阀表面产生了严重的冲蚀,使其无法正常工作。对调节阀提出改进措施,在低负荷工况时采用了多级小孔降压的结构。给出了多级降压的计算方法,并通过数值计算得到了改进前后的流场分布。计算结果表明改进后的结构可大幅降低汽流速度并增大总压损失系数,改善了汽流的冲蚀作用,提高了蒸汽调节阀的安全可靠性。     

高中压合缸汽轮机的冷却蒸汽确定方法试验研究

叙述了高中压缸合缸汽轮机结构及主要特点。对于高中压合缸机组采用不同高压调节阀全开(两阀、三阀、四阀)状态下,通过分别改变主蒸汽温度和再热蒸汽温度试验,可求得高压缸进入中压缸蒸汽量占再热蒸汽量份额,为确定再热蒸汽流量和计算汽轮机热耗率提供依据。通过试验研究,对于采用高压缸后轴封一漏到中排布置的反动式汽轮机,高压调节阀三阀全开状态下得到的影响系数,较两阀全开状态下受到高压缸排汽影响要小,其结果更接近实际。     

常规岛凝结水调节阀在小流量工况下的流场特性研究

为研究小流量工况下常规岛凝结水调节阀内部流场特性及能量耗散过程，以某新型国产调节阀及其管路系统为研究对象，建立三维瞬态仿真模型。选择电厂实际运行中存在工况，分析和探讨小流量工况下的调节阀流动特性，并通过速度功率谱密度对可引起调节阀流致振动的流场激振力进行研究。结果表明：多级套筒孔式结构为调节阀的主要压降机构，且各级槽道承担压降不均匀，其中第Ⅰ级承担压降份额最大，约为总压降的70%,并逐级递减；随着阀门入口压力上升，最大流速逐渐增大，流场稳定性下降，但整体流场分布相似；新型国产调节阀设计的迷宫环路使得不同槽道间的流体相互掺混，能量不断耗散，流场均匀性增强，有利于流场稳定；调节阀流体激振力主要在多级套筒孔式结构附近及内部迷宫环路，其中环路部分的振动强度和频率均高于相邻槽道，振动均为低频振动，集中在0～20Hz的低频波段，其可造成流致振动和阀内噪声。     

煤粉粒径对密相气力输送流型影响的数值模拟

针对目前密相气力输送数值模拟过程中所存在的关键问题,提出了一种描述固相内部相互作用对颗粒运动影响的数学模型,采用该模型能够对稠密气固两相流动(乃至颗粒发生大量沉积的情况)进行数值模拟.新模型在离散颗粒模型的基础上,通过描述颗粒所在局部空间的固相浓度及颗粒群运动特征所建立,使其既能够模拟悬浮流动的稀相颗粒运动,又能模拟管内出现堆积情况的密相气固两相流.利用所建立的数学模型对高压密相煤粉气力输送的颗粒流动过程进行了数值模拟.模拟结果显示,随着颗粒粒径增大,粉体密相气力输送流型从沉积层流变化为沙丘流,进而演变成栓塞流的演变过程,并结合实验验证了典型的栓塞流、沙丘流等流型特征;并且平均栓塞长度随着粒径的增大而减小,而随着粉体粒径的增大,输送管道中固相容积份额则整体上呈增大趋势.     

大型汽轮机主汽调节阀的实验与数值分析

大型汽轮机主汽调节阀的气动性能和振动性能直接影响电厂的安全高效运行，通过模型实验和数值模拟手段对某些600MW汽轮机的高压主汽调节阀进行了研究。实验与数值模拟结果进行了对比，详细分析了阀门内部的流场结构，得出了阀门的流量分配关系、损失状况以及损失在阀门中的分布，并讨论了损失产生的机理。图11表2参5     

亚临界及近临界压力区内螺纹管两相流阻力特性的研究

汽水两相流摩擦阻力压降的计算一直是两相流研究中最基本而又最重要的课题之一。但至今炎止，有关内螺纹管高压汽水两相流摩擦阻力特性的研究还很有限，理论分析和实验结果都很少。该文论述了内螺纹管两相流摩擦阻力的研究概况，并在西安交通大学高压汽水试验台上进行了内螺纹管汽水两相流摩擦阻力的试验研究，对试验结果进行了分析，给出了计算内螺纹管摩擦压降的关联式。试验管为我国６００ＭＷ超临界变压运行直流锅炉所采用的φ２     

带有放气阀的二级增压系统的设计与试验

二级增压系统在重型柴油机和高性能轿车柴油机上均有良好的应用前景.为获得结构更为紧凑的二级增压系统,提出了将调节阀集成在高压级涡轮壳内部的二级增压系统结构方案,进行了增压系统与柴油机的匹配计算、两个涡轮壳的设计计算、调节阀计算以及流动分析,并对所设计的二级增压系统进行了试验研究.调节阀流通性能试验结果表明:高压级涡轮膨胀比在1.2到2的变化范围时,调节阀的流量调节范围达30%以上.紧凑型二级增压系统的联合运行性能试验结果表明:系统可以有效工作,且运行在高效率区.     

对电站给水调节阀设计的改进建议

文章提出了设计等百分比流量特性的锅炉给水调节阀的建议,文中着重讨论了如何正确决定设计压差的方法,并按流量特性的数学表达式来设计阀瓣窗口型线,也推导了三种常用流量特性的数学表达式,并对照上锅厂1971年设计的给水调节阀,进行了实例计算。文章对改善大型高压直流锅炉给水调节阀的性能有一定现实意义。     

高压共轨柴油机蓄压式喷油器喷嘴内流特性研究

针对大功率柴油机循环喷油量较大的特点,设计了一种带蓄压腔式的电控喷油器。利用CFD软件对喷嘴内的燃油流动进行多维两相流建模,研究分析蓄压腔参数对喷嘴内流的影响。分析结果表明,随着节流孔面积的增大,孔内空化效应增强,燃油流速降低,出口流量减少；当蓄压腔容积增大时,空化效应增强,喷孔下游燃油的速度逐渐变小。     

高压共轨柴油机蓄压式喷油器喷嘴内流特性研究

针对大功率柴油机循环喷油量较大的特点,设计了一种带蓄压腔式的电控喷油器。利用CFD软件对喷嘴内的燃油流动进行多维两相流建模,研究分析蓄压腔参数对喷嘴内流的影响。分析结果表明,随着节流孔面积的增大,孔内空化效应增强,燃油流速降低,出口流量减少;当蓄压腔容积增大时,空化效应增强,喷孔下游燃油的速度逐渐变小。     

燃油喷嘴气液两相流雾化特性研究

以空气,水为工质,利用马尔文粒度分析仪对气液两相流雾化器喷嘴的雾化特性进行了详细的实验研究。测量了气,液两相流不同入口压力比条件下通过喷嘴后形成的液体雾化粒子的粒径分布,详细讨论分析了气,液两相压力及进气,进液方式对喷雾效果的影响,得出了喷嘴雾化过程中气液两相流量与气液两相压力之间的规律和 化原则,并对喷嘴的雾化机理进行了探讨。