空冷末级叶片设计中的若干问题讨论

空冷末级动叶片具有的与湿冷末级叶片不同的技术特性决定其设计条件更苛刻，设计难度更大。文章总结了某大型空冷汽轮机末级动叶片的基本设计特性。这些特性是为满足空冷汽轮机的运行特点而作特殊设计的。对诸如宽范围变化的背压引起的变工况特性、颤振、高背压下小容积流量工况时的叶片动应力特性、阻尼结构的振动及动响应特性等进行了分析，并总结了空冷末级叶片的设计要素及特点。     

200MW空冷机组末级叶片性能研究

介绍了国产２００ＭＷ空冷机组末级叶片７１０ｍｍ设计情况，重点阐述了空冷机组末级叶片的热力、气动及结构设计特点，以及影响汽轮机末级叶片运行经济性、安全性的主要因素，尤其在小流量，高背压情况下，并提出适应叶片安全经济运行的末级运行保护曲线，认为这旨集设计合理性及正确性一一全将是保证汽轮机叶片具有高安全性经济运行的有力手段之一。     

工况不确定性对汽轮机末两级气动性能的影响研究

汽轮机运行条件存在随机波动性,对汽轮机的稳定运行造成一定影响。以往的研究多将汽轮机的工作环境条件作为确定因素,未考虑其随机变化的影响。本文将汽轮机背压、径向气流角和进口流量作为服从一定概率分布的随机变量,采用多项式混沌方法结合计算流体力学（CFD）模拟仿真,研究了以上参数的随机波动对某汽轮机末两级叶片气动性能的影响。结果表明：计算进口边界条件的设置方法对汽轮机末两级总体性能的计算结果影响不大,当给定进口流量边界条件时,末两级效率的计算结果最高;在接近堵塞工况时,进出口条件的随机变化对通流流量的影响不大,但效率存在明显的波动,进口气流角对总体性能的影响相对较小;当背压和进口流量存在随机波动时,末级动叶中激波位置小范围波动,激波位置对径向气流角的波动不敏感。     

小容积流量下汽轮机末级流场涡流特性研究

随着火电机组灵活性深入,汽轮机组深度调峰成为研究重点。汽轮机组深度调峰将使末级叶片长时间工作在小容积流量工况下,对末级叶片的运行安全有重要的影响。应用计算流体动力学软件CFX计算末级流场,应用速度三角形理论算法进行验证,分析了小容积流量工况下汽轮机末级流场的涡流特性。结果表明:20%设计工况下(0.20DCF),末级达到鼓风工况。鼓风工况下,末级通道存在由分离涡、回流涡、动静间隙涡组成的涡系。分离涡位于动叶压力面,回流涡位于动叶吸力面尾缘根部,动静间隙涡位于动叶和静叶顶部间隙处。随流量减小,涡流区域均增大。小容积流量工况下动叶出口和静叶出口先后产生逆压区,逆压区是回流涡和动静间隙涡形成的根本原因。负冲角是分离涡形成的根本原因,而在叶片顶部,由于大的扭转角,流动分离减弱。     

汽轮机末级的新设计

美国通用电气公司重新设计了26英寸长的末级汽轮机叶片的形状和隔板,这将使汽轮机的总效率提高1％左右。这种改进可减少维修设备,即每年可减少单轴大型汽轮发电机运行费用达1百万美元。汽轮机效率的提高主要是采用了新的末级叶片的叶型,并新设计了末级隔板的喷嘴。新喷嘴的设计使蒸汽更合理的沿叶片高度分配。     

汽轮机末级动叶片断裂级性能数值研究

针对某电厂汽轮机末级叶片断裂后修整再用这一实际情况,应用FINE/Turbo软件模拟断裂前后的流场,讨论、分析末级叶片断裂后对汽轮机末级及其它各级性能的影响,得出如下结论:汽轮机效率降低、汽耗增加。各级后压力升高,汽轮机轴向推力、扭矩降低;各级压力参数相对于未断裂时有所降低,特别是次末级出口压力参数降低最多;叶片断裂处速度分布不均匀、变化较剧烈,在叶顶处形成了较大的回流区,流动损失加大。     

665毫米叶片振动无线电遥测

一、前言汽轮机低压末级长叶片在高背压小容积流量下安全经济运行,是发展大功率供热、调峰、空冷机组的关键技术问题。长叶片在小容积流量下运行,效率显著降低,伴随着容积流量的减少,叶根产生倒流,叶顶产生旋涡,动应力水平增高,排汽部分过热,甚至发生失速颤振而造成叶片断裂事故。为了保障末级叶片的可靠性,必须从理论和试验方面详细研究末级流场、温度场及叶片振动特性。哈尔滨汽轮机厂六十年代设计的拱型围带665毫米长叶片广泛的应用于高压5、10、20万千瓦各型机组上,这种叶片在机组深度变工况下运行的可靠性是大家十分关心的问     

对_计算跨音速透平叶栅极限进气角的方法_一文的讨论

从机组功率和涡轮效率观点来看,汽轮机末级叶片是一个关键的部件,因为末级提供的功率往往占整个汽轮机输出功率的10%左右或更多,末级叶片出口的环状面积决定了最大的蒸汽流量。排汽面积也决定了排汽损失值,该损失对装置效率有很大影响。为此,为了增加机组的功率并提高汽轮机装置的热效率必须研制具有大的排气面积和高效率的末级叶片。众所周知,无论是常规动力还是核动力的大功率汽轮机由于巨大的蒸汽流量和蒸汽经多级膨胀,其末级叶片往往是在跨音速区     

深度调峰运行时汽轮机低压叶片的安全性分析

为了满足电网深度调峰和供热的要求,低压缸需要长期在低负荷甚至零出力工况下运行。本文以某660 MW汽轮机为对象,对其深度调峰和供热工况下低压叶片的通流特性和运行安全性问题进行了研究,得到了不同排汽压力时低压末级叶片的流场分布以及相关参数随背压变化的规律,分析计算了叶片所受汽流弯应力,确定了汽流弯应力随背压的变化。结果表明：该机组在深度调峰和供热的小容积流量工况下,叶片所受汽流弯应力很小,满足不调频叶片的设计要求,能够保证机组安全稳定运行;小容积流量工况下,汽轮机的排汽压力降低,真空度提高,其低压部分摩擦鼓风损失大幅度降低,鼓风发热问题减少,汽流弯应力降低,汽轮机可以安全稳定运行。     

低压缸小容积流量工况的计算分析和改造措施

对某350 MW超临界机组汽轮机低压缸小容积流量工况的热力参数、流场、末级动叶强度和末级动叶动应力等进行了计算,分析了汽轮机低压缸在小容积流量工况级间热力参数和排汽参数的变化情况,得到了小容积流量工况下低压缸末级动叶的强度和动应力变化规律。对低压缸小容积流量工况的运行风险进行了分析,并提出了相应的改造措施。结果表明:随着低压缸进汽质量流量的不断减少,低压缸末级长叶片区域开始出现涡流和倒流现象,低压缸鼓风发热不断加剧,叶片温度升高,许用应力下降,动应力增大;可以采用增加温度测点和排汽区域喷水减温等手段来保证低压缸的运行安全。     

汽轮机低压级叶片技术研究进展

阐述美国西屋电气公司近年来提出的汽轮机低压叶片的４项技术研究成果。即效率最佳的低压末级叶栅设计设计；调整低压末级叶片角度；优化汽轮机热力学性能的技术；汽轮机低压级动叶片的改进技术与新颖的低压汽轮机自由叶片设计技术。可启发我们开拓思路，深入进行应用研究。     

大型空冷汽轮机关键技术及解决策略研究

针对大型空冷汽轮机背压和排汽温度随环境温度变化的运行特点,指出了末级叶片变工况问题、低压内缸严重变形以及低压轴承箱变形导致轴承标高不断变化等关键难点。根据多年来空冷汽轮机的设计实践,提出了高阻尼结构末级长叶片、落地式低压缸和落地式轴承等设计技术,设计制造了空冷汽轮机,圆满解决了以上难题,在实际运行中安全高效。     

末级长叶片透平级气动性能的数值研究

采用数值求解RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方程和S-A湍流模型的方法研究了背压和进口流量对汽轮机低压缸末三级通流部分流场结构的影响,特别是对末级长叶片透平级气动性能的影响特性。结果表明:背压升高和进口流量降低导致末三级总总等熵效率降低;随着背压升高和进口流量降低,进口汽流角(攻角)增大,叶栅通道内出现涡流,出口汽流角增大,使得余速损失先减小后增大。在高背压和小质量流量工况下,动叶出口扩压段出现回流区,动静间隙顶部出现环形涡流。指出了末级出口相对容积流量可以作为判定背压和流量变化引起末级长叶片和低压缸通流变工况特性变化的气动参数。     

叶顶间隙对于汽轮机排汽缸气动性能的影响

介绍了汽轮机末级动叶叶顶间隙对于汽轮机排汽缸性能的影响,通过耦合末级叶片的排汽缸气动数模拟来考察这一影响,发现排汽缸内的流场情况会随着间隙漏汽量的不同而产生变化,表征气动性能的压力恢复系数也随之变化.研究表明,叶顶间隙射流对于排汽缸内流场的影响是不可忽略的,在以后的排汽缸气动设计及优化工作中需要考虑叶顶漏汽射流.     

汽轮机叶片改型及三维气动优化设计

为了提高汽轮机的效率,本文采用基于人工神经网络及遗传算法的叶轮机械叶片三维优化设计方法,对某低压叶片级组进行优化设计.优化目标是在流量不减小的情况下,减少叶片内的流动损失,增加叶片的总总效率及等熵效率.优化仿真结果显示,优化后所获得的扭曲叶片有效地改善了次末级叶根处的流动分离,流道损失显著降低,流量和总总效率也都得到了大幅度的提高.     

不调频叶片设计改型研究

工业汽轮机与发电用汽轮机不同，它通常都是在一个很大的转速范围内长期运行，这就使得动叶片常常会在共振点上长期运行，对级组的动叶片特别是末级动叶片的安全性提出了更高的要求。本文将计算固体力学分析、三维计算流体动力学分析以及流固耦合技术与传统的常规计算方法和汽轮机行业安全性准则相结合，来综合判断动叶片在其共振点上运行的安全性。     

汽轮机低压转子末级叶片裂纹及叶根销钉断裂失效分析

本文对汽轮机低压转子末级叶片的裂纹和叶根销钉断裂失效问题进行了详细分析。通过对损坏叶片和销钉的外观观察、微观结构分析、材料成分检测以及运行环境的综合评估,揭示了失效的主要原因。研究发现,叶片裂纹主要是由于长期受高温、湿度变化和蒸汽侵蚀导致的材料疲劳累积,以及叶片设计中的应力集中现象所致;叶根销钉的断裂失效主要与运行过程中周期性的抗拉应力过大以及振动疲劳有关。研究结果表明,对汽轮机低压转子末级叶片裂纹和叶根销钉断裂失效机理的分析能够为汽轮机低压转子末级叶片和叶根销钉的设计、材料选择、加工制造和运行维护提供科学依据。     

空冷汽轮机末级长叶片设计特点

简要介绍空冷汽轮机运行的工况特点和末级叶片的设计特点,通过对空冷末级叶片的结构力学设计特性和气动设计特性的定性分析,总结了叶片的大刚度大阻尼结构设计、成圈结构调频设计、优化排汽环形面积设计(最佳叶高)、优良的叶形通道设计、优良的变工况性能设计,以及小容积流量下叶片的动应力和颤振特性等设计原则。     

汽轮机相对内效率应达值的确定方法

针对汽轮机采用回热或再热后，汽轮机整机相对内效率不能准确反映汽轮机通流部分的运行经济状态问题，提出采用级组相对内效率来评价汽轮机各段通流部分的运行经济状态。同时，针对喷嘴配汽凝汽式汽轮机中，各个级组相对内效率有不同影响因素，分别给出调节级、中间各个级组以及最末级组相结内效率应达值的确定方法。为识别汽轮机通流部分运行经济状态是否正常并诊断出引起其失常的具体部位奠定了基础。     

末叶片水蚀防护的改进

国内电厂运行情况表明,汽轮机末级叶片水蚀比较严重,是个普遍性问题。叶片严重水蚀,影响机组效率,降低叶片使用寿命,危及安全运行。汽轮机末级叶片水蚀问题,是一个复杂的技术问题,国内、外从试验研究到电厂运行进行了大量的工作。起初人们把注意力集中在叶片的防护上,力图选取一种耐水蚀性能好的材料来防护叶片水蚀。随着单机容量的增大,叶片长度的增加以及工作条件更加恶劣,单从材料上来解决水蚀问题是不可能的了。通过对水蚀机理的进一步研究,认识到彻底解决水蚀问