偏心对汽轮机隔板汽封泄漏流动特性的影响分析

当汽轮机转子存在偏心时,隔板汽封间隙内的汽流激振力将发生变化,影响汽轮机组的安全运行。采用计算流体动力学软件,分析转子偏心工况下,某300 MW汽轮机高压缸第二压力级隔板汽封内汽流激振力的变化规律。结果表明：密封的周向压力近似呈余弦规律分布;随着偏心距的增加,隔板汽封内周向压力差逐渐增大;汽封间隙不变时,正向力、切向力和合力皆随着偏心距的增加而增加;在不同汽封间隙下,当转子偏心距相同时,间隙越小汽流激振力就越大。     

偏心对汽轮机隔板汽封泄漏流动特性的影响

当汽轮机转子存在偏心时,隔板汽封间隙内的汽流激振力将发生变化,影响汽轮机组的安全运行。采用计算流体动力学软件,分析转子偏心工况下,某300 MW汽轮机高压缸第二压力级隔板汽封内汽流激振力的变化规律。结果表明:密封的周向压力近似呈余弦规律分布;随着偏心距的增加,隔板汽封内周向压力差逐渐增大;汽封间隙不变时,正向力、切向力和合力皆随着偏心距的增加而增加;在不同汽封间隙下,当转子偏心距相同时,间隙越小汽流激振力就越大。     

反旋流抑制密封间隙内流体激振研究

大型水泵机组、水轮发电机组中由于转子偏心导致的流体激振会增大转子的振动,影响转子的安全运行。该文根据密封模型搭建了实验台,研究了喷水、喷气等反旋流方法对密封间隙内的流体激振的影响,对比了在不同情况下转轴振动幅值变化,结果表明具有合适喷射位置和喷射流量的反旋流对密封间隙内的流体激振起抑制作用,并初步得到抑制密封间隙内流体激振最佳喷射位置和喷射流量。通过数值模拟计算了在不同的喷射位置、不同喷射速度的反旋流对密封间隙内流场的影响,在一定程度上解释了实验结论,二者所得的规律统一,为反旋流技术抑制流体激振在工程上应用提供有效的依据。     

部分进汽下汽轮机不稳定振动及抑制方法

汽轮机组在部分进汽模式下运行时容易出现不稳定振动。以某台大型汽轮机组为例,应用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术,建立调节级叶片不均衡汽流力计算模型,给出不同阀序下汽流力变化情况。不同进汽工况下不均衡汽流力大小和方向相差很大,汽流力作用到转子上后改变轴颈在轴承内的偏心率和偏位角,从而改变轴承动力特性。建立转子-轴承系统动力特性有限元模型,分析阀序切换过程中不平衡响应和稳定性变化情况,从剩余汽流力角度解释阀序切换过程中所出现的不稳定振动机理。实例说明,部分进汽状态下所出现的不稳定振动受调节级侧轴承所承受载荷的影响较大,轻载轴承特别容易出现不稳定振动。从轴承标高调整角度提出不稳定振动抑制方法。在瓦温不超标的前提下,应适当抬高调节级侧轴承标高。     

超超临界汽轮机转子密封激振特性研究

考虑非线性密封激振力、可倾瓦轴承的弹性支承力、转子阻尼力、转子不平衡力与重力,建立超超临界600MW汽轮机高中压转子-密封系统的非线性动力学模型。该非线性转子-密封系统动力学方程组具有超大规模的维数,采用Newmark数值积分方法对其进行求解,模拟出运行在正常工况下与最大工况下转子不平衡响应与汽流激振的特性;对转子不平衡量和密封流体的周向平均流速对汽流激振现象的影响规律进行分析。结果表明:在一定的范围内,不平衡量大小对发生汽流激振的失稳转速影响很小;密封内流体周向平均速比是影响汽流激振的失稳转速的主要因素,适当减小密封内流体周向平均速比可提高汽流激振的失稳转速;超超临界机组运行在最大工况下高中压转子发生汽流激振的失稳转速明显低于正常工况下的失稳转速。     

压缩机梳齿密封内部流场及激振力研究

以某大型压缩机转子振动试验台的平衡盘梳齿密封为研究对象,采用CFD方法,分析了转轴在不同相对偏心距下,定转速变压差和定压差变转速时的三维梳齿密封内部流场,总结了流场内部压力、速度和温度的变化规律。确定了由转轴偏心引起的密封激振力,转速升高、相对偏心距及压差增大均会导致激振力增大。     

汽轮机汽封力对转子-轴承系统稳定性影响分析

汽流激振是汽轮发电机组轴系在运行中发生自激振动失稳的重要因素,文中结合汽封设计缺陷或装配不当引发的汽封流体力对转子-轴承系统稳定性的影响进行研究。用等效刚度和阻尼对流体力进行描述,进而分析在汽封流体力作用下致使汽轮机轴系失稳的机理,归纳各位置汽封对汽轮机组轴系稳定性的影响规律,为机组的安全稳定运行提供技术支持。     

迷宫密封动力特性影响因素分析

迷宫密封的存在会引起汽流激振,密封的结构和工况参数对转子动力特性均存在影响。本文综合分析转子转速、入口预旋比、密封间隙、压差等因素对转子动力特性系数的影响,为迷宫密封汽流激振的防治和设计中各参数的最优确定提供参考依据。     

迷宫密封对转子系统稳定性影响研究

透平机械中汽流激振力主要产生于各种形式的密封处,其对转子系统的稳定性有不良影响。因迷宫密封的存在而引起汽流激振,其各有关结构和工况参数对转子动力特性均存在影响。本文主要分析转子转速、入口预旋比、密封间隙、压差、齿数变化等一系列因素对转子系统稳定性的影响,为迷宫密封汽流激振的防治和迷宫密封设计中各参数的最优确定提供参考依据。     

入口长度对旋转直通式迷宫气封流场及流场力的影响

迷宫密封的转子和定子部件之间的流场和流场力直接影响转子的振动和稳定性。为了深入了解迷宫密封的流场和流场力特性,选取旋转直通式迷宫气封为研究对象,利用稳态CFD分析方法,研究密封入口长度对旋转直通式迷宫气封泄漏、流场和流场力的影响。考虑和不考虑入口预旋的影响,计算不同入口长度的旋转直通式迷宫气封的泄漏量、流场速度流线、总压强分布、流体压力和流体黏滞力。结果表明:随着入口长度的增大,密封流场泄漏量先增加后减小,转子表面流体压力和流体黏滞力先增加后快速减小;入口长度影响着直通式迷宫气封流场力,存在一个特定的入口长度,使转子表面的流体压力和流体黏滞力最大;当考虑入口预旋时,泄漏量、流体压力和流体黏滞力均有所减小。     

汽轮机中压平衡活塞汽封间隙及漏汽量在线监测的原理及应用

现有的测定中压平衡活塞汽封漏汽量的变汽温试验法存在一定的误差且不能实现在线监测。分析变汽温试验法存在的误差,并考虑中压平衡活塞汽封漏汽的影响,对某300 MW汽轮机进行变工况详细计算。结果表明,中压缸效率基本不受再热蒸汽流量、中压平衡活塞汽封漏汽量及再热蒸汽温度的影响。基于相邻两工况下中压平衡活塞汽封间隙一定及中压缸相对内效率相等的原理,提出中压平衡活塞汽封间隙、漏汽量及中压缸相对内效率的计算方法。利用变工况详细计算数据进行检验,以及与变汽温试验法测定结果进行比较,证明所提出的计算方法的有效性。利用所提出的计算方法,对某高中压合缸汽轮机在某一运行时段内的中压平衡活塞汽封间隙、中压平衡活塞汽封漏汽量、再热蒸汽流量及中压缸相对内效率进行实例计算。     

水轮机主轴磁流体密封间隙流场关键参数研究

水轮机主轴磁流体密封装置间隙流场因工况和物理场的复杂性一直是磁流体密封研究难点。为研究水轮机主轴磁流体密封装置间隙内磁流体流动特性,建立主轴密封间隙流场数值模型并通过试验进行了验证;通过数值计算研究密封间隙、极齿宽度、极齿高度和极齿槽宽度对磁流体流动的影响。结果表明：极齿附近磁流体不受结构参数影响,基本保持不动;当密封间隙小于0.6 mm时,间隙内磁流体基本不发生流动,当密封间隙超过该值后,极齿槽和永磁体附近磁流体随间隙增加流动加剧,速度线性递增;极齿槽和永磁体附近磁流体随极齿宽度递增流动减弱,速度先线性递减,在3.0~3.5 mm极齿宽度时急剧减小,最后趋于稳定;随着极齿高度和极齿槽宽度逐渐增加,极齿槽和永磁体附近磁流体流动会减弱,极齿槽附近磁流体速度在极齿高度为1.0~3.5 mm和极齿槽宽为3.0~12 mm速度急剧减小,最后趋于稳定,而永磁体附近磁流体速度一直呈线性递减。     

Effect of teeth bending and mushrooming damages on leakage performance of a labyrinth seal

To achieve higher aerodynamic performance, turbine usually works at tight clearance, which results in inevitable rub between the rotor and stator parts of labyrinth seal due to vibrations, misalignment, mechanical force, thermal stress, etc. In the rubbing events, contact between labyrinth fin and rotor part will commonly induce the teeth bending and mushrooming damages, which significantly affect the discharge performance of a labyrinth seal. To account for the influence of teeth bending and mushrooming on leakage performance of a straight-through labyrinth seal, the leakage rates and flow fields in the worn labyrinth seal are measured and also compared with the original design cases. With numerical methods, the discharge behaviors of the labyrinth seal with different degrees of bending and mushroom damages are analyzed. It shows that the predicted leakage performance and flow fields in the labyrinth seals match well with the experimental tests. For the bending cases, the leakage rates and flow patterns in labyrinth seals are dependent on the effective clearance and bending angle. The leakage ratio of forward bending case is smaller than that of backward bending case with the same geometrical dimensions. However, for the mushroomed labyrinth seals, the leakage rates and flow patterns are much dependent on the effective clearance but slightly dependent on the mushroom radius.     

干气密封端面平衡间隙的研究

为了确定干气密封端面平衡间隙的数值,基于N-S方程、层流模型、SIMPLEC算法,对干气密封端面流场进行数值模拟,获得端面气膜开启力的数值。将开启力和闭合力变化曲线同时绘出,两曲线交点所对应的端面间隙即为该干气密封的端面平衡间隙值。以某泵用干气密封为例,介绍了闭合力和开启力的计算,确定出该干气密封的端面平衡间隙。结果表明,干气密封端面平衡间隙值应取在开启力随间隙变化幅度较大的小间隙区域,且端面平衡间隙应在泄漏量不超标的前提下,尽量取得大一些,使密封端面接触和摩擦可能性和程度降到最低,从而提升干气密封运行稳定性。     

空化对低温浮动环密封流场和密封特性的影响

为探究典型工况下单相和两相空化流动的流场及密封特性,对考虑过渡段的低温浮动环密封进行数值仿真,对比分析转子面、密封间隙轴向及周向的压力分布特点,并探究单相和两相流动条件下进口压力、进口温度、转子偏心率以及转子转速对泄漏量、进口损失系数、密封力和偏位角的影响.研究结果表明:同心状态下,单相流和两相流的流场均具有对称性;偏...     

迷宫密封的湍流增阻

迷宫密封是依靠节流间隙中的节流过程和迷宫空腔内的动能耗散过程来实现密封的,这两个流体流动过程从本质上规定了迷宫密封的密封性能。通过密封内部流动本质的研究,可以利用湍流流动的一些规律和特点,发挥密封内部湍流的增阻作用,提高密封性能。通过对一种锯齿形迷宫密封的数值和试验研究,揭示了湍流惯性偏转和射流收缩在湍流增阻中的作用。利用这些湍流增阻的原理,可以突破节流间隙的微小尺寸限制,实现较大间隙下的良好密封,这不仅会给迷宫密封的制造、安装及运行等带来很大的方便,而且可以为发展新的迷宫密封理论奠定理论基础。     

迷宫密封中可压流体流场的数值模拟

应用Fluent软件计算迷宫密封间隙宽度和空腔深度以及直通式迷宫密封和错列式迷宫密封对迷宫密封流场和泄漏量的影响。计算结果与分析表明,间隙宽度对泄漏量的影响体现在通过改变空腔进出口面积来改变泄漏量。所以泄漏量随间隙宽度呈线性变化。在实际运用中,在保证安全的情况下尽量减小间隙宽度;在一定条件下,空腔深度越大,紊流程度下降,泄漏量越大;错列式迷宫密封的泄漏量要明显小于直通式迷宫密封。     

发动机叶片电解加工夹具结构设计与密封性能分析

探讨了叶片全方位电解加工时,夹具的总体结构设计、电解液流道布局、夹具体防腐蚀、导电和绝缘等影响叶片成型精度的若干关键问题;分析了夹具的密封性能对电解液压力、流速和加工稳定性的影响;通过叶片加工试验验证了所设计夹具的精度和可靠性。试验结果表明所设计的夹具定位准确,能加工出符合精度要求的发动机叶片;夹具的密封性能得到极大改善,在相同的进口压力下,加工腔及流道内的压力损失急剧减小,出口压力提高。     

汽轮机叶顶间隙汽封内泄漏流动的数值研究

采用计算流体动力学软件分析某汽轮机高压级叶顶汽封内的泄漏流动特性及泄漏流在级后与主流的掺混过程,并比较有无汽封情况下间隙流场的气动性能。结果表明:汽封间隙内充满复杂的涡运动,使泄漏流的动能得到充分的耗散,且齿数增加可使耗散更加充分;增加叶顶汽封装置可有效降低级后间隙泄漏流与主流的掺混损失,增加汽封齿数能够在一定程度上削弱级后掺混带来的流动影响。     

汽轮机叶顶汽封间隙泄漏涡动特性研究

采用三维非定常数值模拟的方法,研究叶顶汽封间隙泄漏涡的结构和涡动频谱特性,并分析汽封各腔室内涡核中心点的径向高度随间隙的变化规律。结果表明:汽轮机叶顶汽封腔室内存在腔室涡和围带壁面涡2种稳定耗散的涡;随着叶顶间隙高度的增加,围带壁面涡涡核的径向高度降低,而腔室涡涡核的径向高度升高;从汽封的入口到出口,腔室涡的涡动随流动变得剧烈,频率增加,波动的幅度变大;围带壁面涡的涡动会在不同腔室内交替变换,齿前的围带壁面涡产生的压力波动最为剧烈,是汽封腔室内最不稳定的一类涡动。