部分进汽对密封间隙流体激振力影响的研究

针对喷嘴调节汽轮机在调节级出现的部分进汽对密封间隙内流场的影响,参考某型300MW汽轮机高压前轴封结构,建立了数值计算模型,研究了不同的进汽条件下的密封间隙内流场的分布和流体对转子的作用力。结果表明:部分进汽改变了密封间隙内压力和速度分布,在不进汽区域内出现低压区;间隙内的流体会向低压区填充,出现较大的切向速度;流体对转子的作用力会随进汽方式的不同而改变。与调节级动叶间隙激振力共同作用,可对转子运动和轴系的载荷分配产生影响。     

部分进汽下汽轮机调节级轴系振动失稳试验研究

汽轮机调节级在部分进汽模式下运行容易出现轴系振动失稳现象。对部分进汽下汽轮机调节级轴系振动失稳开展试验研究,搭建了部分进汽模拟试验平台,开展了汽轮机部分进汽下轴系轴承破坏性试验研究。试验中,采集了轴承破坏前试验机组轴承振动的正常信号,以及在超负荷工作后轴承破坏下轴系失稳产生的故障信号。通过对正常信号以及故障信号进行时域分析,比较得出轴系振动失稳的诊断依据。利用快速傅里叶变换对试验数据进行了频谱分析,分析出故障大致发生位置,该结果与机组的实际故障位置吻合。     

超临界汽轮机组剩余汽流力的数值模拟研究

超临界汽轮机组由于其高参数,在部分进汽时会产生很大的剩余汽流力,相对以往亚临界机组,这个力对机组的稳定运行带来了很大的影响。以某电厂660MW典型超临界机组为基础,利用CDF技术,建立了喷嘴-动叶单流道模型,详细计算了不同工况、不同阀序下,作用于轴系的剩余汽流力的大小与方向;分析了不同阀序下汽流力对轴系稳定性的影响:剩余汽流力可改变轴系在轴承内的稳定位置,从而改变轴承的动力特性,使轴系稳定性发生变化,这样的变化可能会引起转子振动增大甚至失稳事故。某电厂实例说明,剩余汽流力在某些阀序下引起轴承载荷变轻,使得轴系振动增大,而改变阀序在一定程度上可以利用剩余汽流力增加轴系稳定性,抑制这种振动。所做的工作可以为电厂消除进汽方式引起的振动提供参考。     

660MW机组配汽方式对轴系稳定性的影响

汽轮机在部分负荷时的调节配汽特性不仅影响轴系稳定性,而且还影响机组运行经济性。该文以某电厂660MW超临界机组为例,应用CFD技术,建立了调节级叶片汽流力计算模型,并分别对原阀序和优化阀序进行了不平衡汽流力与轴承载荷的分析计算,并在机组运行中得到了应用。     

汽轮机调节级进汽方式对机组振动影响的试验研究

汽轮机调节级部分进汽引起的叶轮受力不平衡会导致机组受到的不平衡激振力显著增加,这种激振力是引起汽轮机振动的重要因素之一.为了降低汽轮机机组的振动,分析了单通道和对称的双通道两种不同的进汽方式下试验台在低频段的振动情况,并通过实验验证了理论分析的结果.结果表明:采用对称的双通道进汽时,试验台由汽流激振力引起的低频振动相比单通道进汽时有大幅度的降低,轴系的稳定性和安全也得到提升.     

考虑kick效应的汽轮机调节级叶片安全性分析

采用喷嘴配汽的汽轮机调节级，部分进汽不仅对机组的气动性能和效率产生影响．而且还会产生很强的汽流激振力，影响到其自身和整个机组的安全性能。文章首先基于ANSYSCFX，计算了某调节级叶片的全三维气动特性．对调节级非定常气动特性和汽流激振力的变化进行了研究．分析得到了动叶进出不进汽弧段所受到的汽流载荷急剧变化的现象，该现象被称之为调节级的kick效应；然后基于ANSYS的结构动力学模块．考虑kick效应对调节级动叶在考虑气流载荷下的动响应进行了分析；最后，根据动响应计算结果，对调节级的安全性进行了评价。整个研究过程和结论．对于调节级的安全性设计具有重要的工程参考价值和指导意义.     

600 MW汽轮机叶轮偏心汽流激振力分析与模拟

以某发电厂超临界600 MW汽轮机转子为研究对象,根据蒸汽做功原理对动叶流道处的动偏心激振力进行了分析.在围带汽封处采用CFD软件模拟涡动转子泄漏蒸汽的三维黏性流场,确定了汽流激振力.计算结果表明:在不对称进汽工况下,转子将受到较大的静态汽流力;当采用对称进汽时,汽流激振力很小,有利于提高转子的稳定性;与额定工况比较,在阀门全开(VWO)工况下,径向激振力的增幅很大,而切向激振力和泄漏量的增幅却很小,表明大型汽轮机采取对称进汽方式可以提高转子运行的稳定性.     

带有SSS离合器汽轮发电机组轴系振动分析与处理

针对某厂带有SSS离合器的300 MW级“凝汽-抽汽-背压”(NCB)式汽轮机纯凝运行模式下的轴系振动故障,进行了振动矢量计算、轴瓦温度分析和可倾瓦工作原理分析。计算与分析发现,振动是由高中压转子残余不平衡量、轴瓦载荷较轻、轴瓦瓦块调节性能差等多因素导致。提出提高轴瓦载荷、更换轴瓦瓦块并进行现场轴系动平衡的振动处理方案。运行结果表明：与振动处理前相比,高中压转子高压排汽侧支撑瓦的振动波动现象消失;在汽轮机空负荷工况下,高中压转子高压排汽侧支撑瓦X向通频振动由118μm降低至20μm。     

调节级非定常流动与汽流激振力数值研究

采用ANSYS-CFX商用软件数值研究了亚临界600MW汽轮机调节级在不同工况下的三维非定常流动特性与汽流激振力的变化规律。结果表明:随着调节阀门的开启,调节级后的压力升高,焓降和功率逐渐减小,级效率升高,余速损失减小;部分进汽调节级会对动叶产生明显的激振力;在进汽弧段,动叶激振力变化均匀,而从进汽弧段旋转到非进汽弧段以及在喷嘴端面附近时,汽流激振力会发生很大突变。两阀全开时动叶受切向力最大,随着阀门的开启,叶片受切向力逐渐减小。动叶片受到的低频激振力频率集中区域均小于1 000Hz,远小于高频激振力频率。     

旁通补汽不同进汽方式对转子轴系稳定性的影响

超超临界机组常采用外置补汽阀的方式调节流量,但补汽阀门开启后会对高压缸内原有轴向流动的蒸汽造成扰动,导致汽轮机高压转子部分的振动上升,甚至影响机组的安全运行。为探究不同的进汽方式产生的气流激振力的影响,将一种常用进汽方式(径向进汽方式)和一种改进的进汽方式(切向-轴向进汽方式)在不同的总补汽量和上、下补汽量不同的工况下产生的气动力转换为刚度,然后利用Riccati传递矩阵法计算转子的临界转速和稳定性,结果表明,切向-轴向进汽方式产生的气动力较小,对转子轴系的稳定性影响较小;同时当上补汽量大于下补汽量时对轴系稳定性有益,该结果能够为旁通补汽结构的设计和机组的运行提供参考。     

四高调阀异喷嘴数配置对大型汽轮机顺序进汽方式的影响分析

许多大型汽轮机高调阀对应的喷嘴数目存在很大的差异性,现有研究成果缺乏针对高调阀异喷嘴数配置汽轮机顺序阀进汽策略的考虑.首先,给出了国内典型四高调阀汽轮机的异喷嘴数配置,并从调节级局部进汽条件下作用在转子上的不平衡汽流力的角度,分析了汽轮机异喷嘴数配置对其顺序阀进汽方式影响的物理机制,提出了喷嘴配汽规律的优化设计方案;然...     

汽源内切换状态下流动诱导的汽轮机振动特性数值模拟

针对工业给水泵汽轮机汽源内切换状态下,周向非均匀蒸汽引起机组振动问题,应用ABAQUS软件进行了数值模拟。采用模态瞬态动力学分析方法,得到了转子系统的主要模态,对比了在不同调节方式、运行工况下调节级动叶及转子系统的瞬态响应。计算结果表明:调节方式与运行工况对调节级动叶的响应频率影响较小,且主要表现为低频响应;相比于低压蒸汽单独进汽VWO工况、低压蒸汽单独进汽30%THA工况和高低压蒸汽混合进汽30%THA工况,高低压混合进汽VWO工况三个方向振幅均最大;调节级轮盘受整圈调节级叶片气流力作用时,调节级轮盘与转轴的X向(轴向)响应频率不同,Y、Z方向的振动响应曲线基本相同;同一调节方式下,VWO工况监测点Y向振动峰值是30%THA工况的3. 7～3. 8倍。     

六高调门配置汽轮机喷嘴进汽模式对轴系稳定性影响的试验研究

首先针对六高调门汽轮机调门局部进汽模式下的配汽不平衡汽流力进行理论分析,在典型六高调门配置汽轮机调门开关试验的基础上,得到六高调门配置汽轮机进汽模式对轴系稳定性的基本影响规律:喷嘴配汽采用上缸进汽和下缸进汽时,后面开启的3个高调门存在一个最优开启顺序;极端情况下,还可采用两阀联合调节进汽模式;然而,对角进汽模式对轴系稳定性的影响仍为最小。这对在国内占一定比例的六高调门配置大功率汽轮机安全高效运行优化具有一定借鉴意义。     

大容量汽轮机不同阀序工况下调节级叶片的动应力数值分析

以某600MW汽轮机调节级叶片为研究对象,分析了复合阀和顺序阀两种配汽方式3种工况下调节级叶片的气动载荷。考虑部分进汽引起的阶跃激励和Kick效应的影响,采用三维有限元法数值分析了3种工况下调节级叶片的瞬态动力响应和动应力,进而对阀序改造后调节级叶片的安全可靠性进行了分析。     

汽轮机单顺阀切换过程中不平衡汽流力分析

汽轮机单顺阀切换运行时调节级由全周进汽转变为部分进汽,调节级叶轮受力不平衡,轴承载荷增大,出现瓦温、振动问题。针对单顺阀切换的瓦温过高问题,分析了汽轮机部分进汽下的调节级受力模型,计算了不同切换方式下高压缸轴承的受力情况,从定性和定量两个角度证明优化后的配汽切换方案减小了轴承受力,与配汽切换试验得到的结果一致。该研究从理论角度证明了选择合适的配汽切换方式能够减少高压缸转子的不平衡受力,实现机组升负荷过程中的单顺阀安全切换,为同类型机组的顺序阀安全运行提供了可以借鉴的经验。     

超超临界汽轮机转子系统的稳定性计算

考虑汽流激振的超超临界汽轮机转子系统的稳定性分析是个较新的课题。采用有限元法,对超超临界汽轮机轴系建模,将转子和不转动的轴承一基础系统作为一个耦合整体处理,开发了耦合计算程序,能够计入汽流激振,使计算更符合机组运行工况。开发的程序可以计算转子各阶模态振型与临界转速,进行稳定性的分析。算例计算的结果表明,方法和开发的程序正确合理,可以为超超临界汽轮机轴系稳定性的判断、结构与参数的设计起到一定作用。     

汽轮机转子涡动汽流激振力分析与CFD数值模拟

汽轮机转子涡动时轴心偏离静子中心产生轴系失稳的Thomas/Alford汽流激振力,传统的叶顶间隙激振力公式对此不能全面准确评估。该文综合考虑转子涡动以及围带汽封二次流,在动叶通道,根据蒸汽做功分析涡动效应激振力;在叶顶围带汽封,用CFD数值模拟泄漏蒸汽三维粘性流场,确定蒸汽激振力。研究结果表明小的静偏心和动偏心条件下,转子涡动动偏心在动叶通道诱发的激振力要大于静偏心激振力;围带汽封汽流预旋速度对间隙激振力有重要影响;调门不对称进汽也是蒸汽激振力的另一个重要来源。     

透平部分进汽气流力的一种简化CFD分析方法

绝大多数火电机组长期运行在部分负荷工况,部分进汽被广泛用于部分负荷工况以避免过多的经济性损失,但往往伴随高压转子稳定性的恶化.若干现场故障和相关研究表明部分进汽不平衡气流力对转子稳定性具有重要的影响.在已有研究基础上,提出了一种新的部分进汽气流力CFD分析方法,在大幅节约计算资源的条件下,相比现有简化算法大幅提高了计算精度,为开展部分进汽转子系统受力的分析研究提供了一个快捷有效的方法.     

汽轮机调节级多工况下三维流场数值研究

汽轮机调节级的部分进汽特性,不仅影响到机组的气动性能和效率,而且还对其安全性产生一定程度的影响。基于三维黏性可压缩雷诺时均Navier-Stokes(N-S)方程,采用结构化六面体网格,运用有限容积法,构造了带有进汽室和加强筋的300MW汽轮机调节级三维黏性可压缩计算模型,针对不同运行工况下调节级内部复杂流动进行了详细研究。分析发现:调节级进汽室内部流动损失较大;进汽段下游动叶通道静压分布合理,内部流动顺畅,而非进汽段动叶通道内部流动紊乱,熵增明显,部分进汽带来的损失较大;部分进汽度越小,效率降低越快,尤其是一阀进汽时,效率急剧下降。     

高参数高转速工业汽轮机转子稳定性评估

<正>确评判汽流激振引起的转子失稳是设计出转子动力学特性优良的高参数高转速汽轮机的关键。针对以上问题开展研究,首先采用不同方法分析获得调节级密封的交叉刚度,通过对不同方法获得结果的对比,得到杭汽专用程序计算获得的密封汽流激振力对转子稳定性评估偏安全的结论。然后,考虑汽轮机各密封部件处的交叉刚度,对一特定高参数高转速汽轮机转子稳定性进行评估,分析结果表明,该高参数、高转速合成气汽轮机转子稳定性安全系数为2.58,具有优良的转子稳定性。