高效宽负荷汽轮机通流气动技术研究

文章针对高效宽负荷汽轮机中的通流气动技术进行了研究,包括高中压亚音速叶型设计、低压超音速叶片优化和低压排汽缸气动优化。亚音速叶型设计的主要目的是提高其宽负荷性,对新设叶型进行了叶栅试验和多级透平试验,新设的亚音速叶型不仅能量损失得到了降低,且攻角适应性更好;优化末级动静之间的匹配参数、静叶流型和弯曲规律及动叶型线的扭转规律,并对末级变工况性能进行分析,末级收益达到了预期收益效果;对低压排汽缸汽流的流动机理进行了深入分析,以削弱或消除通道涡为目的对排汽缸进行优化,极大程度改善了排汽缸的性能。     

引进型300MW汽轮机末级静叶加工工艺

引进型３００ＭＷ汽轮机末级静叶加工工艺孙建平１概述Ｄ１５６是引进型３００ＭＷ汽轮机的改型机组，其改进项目主要在Ｂ１５６引进型３００ＭＷ机组的结构基础上改进低压缸结构，低压末级动静叶片作相应的改进，叶片由原来的（８６９）叶型改为（９０５）叶型，以此提高...     

某800MW改造机组气动优化

针对某800MW改造机组,研究了机组低压末级和调节级叶型设计。针对机组特点,低压末级动叶优选1029mm叶片,优化静叶和子午形状,以提高根部反动度和级效率。同时,考虑工艺、固体颗粒侵蚀、变工况等,全新设计了调节级静叶。三维数值模拟结果表明,低压末级优化后,机组效率提高了0.1%,热耗降低约7 kJ/(kW·h)。     

高速高载荷变转速汽轮机扭叶片优化设计及可靠性分析

为了完成高速高载荷系列工业汽轮机的低压级扭叶片的设计和应用,以常规驱动汽轮机叶片为原型,对其末三级扭叶片组进行了全三维气动性能分析;利用自适应差分进化算法对末三级叶片的型线和积叠规律进行了优化设计;然后根据常规强度计算结果,选择合适的材料并选择松拉筋配枞树型叶根的结构;最后采用有限元仿真软件对其进行了强度振动和动应力及疲劳分析。结果表明：优化后末三级叶片的气动效率提升约1.61%且强度满足要求;设计末两级动叶片时,优先考虑可靠性,其余级因其强度振动问题相对容易解决,优先考虑气动效率;末级叶片材料可能需要选择钛合金,而枞树型叶根是更可靠的叶根形式;选择抗弯模量大、厚度小的叶型搭配松拉筋有利于增加叶片刚度、减小叶片重量,从而为不调频叶片的设计提供参考。     

空冷汽轮机低压排汽面积选择和变工况特性分析

根据我国西北某地区的典型环境温度对600MW直接空冷机组的低压末叶片进行优化,得到合理的低压排汽面积,同时根据末级叶片的设计特点对其变工况特性进行分析,从而对620mm末叶片的变工况性能有一定了解。分析结果表明,设计背压为15kPa.a时,末叶片采用620mm比较合适;采用专用强化叶型、控制反动度、控制攻角等方法的620mm末叶片可以有效保证空冷机组变工况安全高效运行。     

平衡态计算模型分析低压末级叶片

大容量冷凝机组的低压末级叶片的长度代表了汽轮机制造商的设计制造水平和能力,同时效率高、安全性能好、长度更大的叶片符合国家节能降耗的产业发展目标.本文采用平衡态计算模型对汽轮机低压末级叶片蒸汽流动状态进行数值模拟分析,根据不同叶高处极限流、载荷、熵的分布情况分析,表明在末级动叶根部存在去湿和涡流问题、末级静叶顶部存在涡流和摩擦损失.因此在今后的末级叶片优化时必须重点加以改进.     

超超临界汽轮机末级静叶流动数值模拟

通过CFD数值模拟仿真,计算分析大型超超临界汽轮机末级静叶流动特征,研究影响末级静叶流动损失的主要因素。分析结果表明:静叶通道内的主要损失在端壁区,静叶出口参数的分布也是影响性能的主要因素。二次流在长叶片损失中所占比例不大,后续优化应当从减少叶型损失方面入手。研究成果可为汽轮机机组末级长叶片优化设计提供理论参考。     

基于UG的超声速叶型造型设计方法

以某火电汽轮机末级叶片顶部截面的超声速叶型为原型,采用样条曲线和圆弧形成封闭叶型,通过UG使得叶型全参数化并保证曲线连续可导,并基于CFX做超声速叶型的气动计算,分析叶型流动损失的机理。将效率最高、损失最小作为寻优目标,基于优化模型调整可变参数,寻求最优解,完成了超声速叶型的优化。研究成果可为超声速叶型的型线设计提供参考。     

汽轮机调节级喷嘴组气动优化设计

采用叶轮机械优化设计平台FINE/Design3D对调节级喷嘴组汽道进行全三维气动性能优化设计,在保证工作点不发生偏离的前提下,提高其等熵效率。经过分析,优化后喷嘴组叶片由于采用加载叶型,有效的抑制叶片表面的附面层厚度,降低叶型损失;喷嘴组外端壁型线更加平缓,端壁损失和二次流损失得到了有效地抑制。额定工况下,调节级等熵效率提高了1.8%,并且在其它工况下调节级气动性能都有明显提高。     

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.     

高负荷蒸汽透平叶片的性能验证

为了提高蒸汽透平的内效率，新开发了一种用于高、中压级的高负荷动叶片。叶片的型线用5次贝切曲线表示，结合二维湍流S1流面流动分析，采用了一种新的交互式技术设计叶型。通过优化叶片根部截面表面的气动载荷分布来改变叶型，这种反问题设计叶型方法不但可以减少叶型 损失，还可以降低端壁损失。通过三维叶片级的流动分析和空气透平试验验证新设计叶片级的级性能。证明新设计叶片改善了根部和中部区域的性能。特别是在设计工况，高性能叶片中部的改善使级效率提高0．3％。因此，证明了新动叶能有效地提高蒸汽透平的内效率，并用减少15％的叶片数，可有效地降低制造成本。     

125MW、300MW汽轮机低压缸通流部份的改进

概况提高汽轮机的经济性,充分利用能源、节约能源是汽轮机设计制造的重要努力方向。低压缸特别是低压缸末几级叶片是决定汽轮机性能、尺寸、汽缸数的重要因素,所以汽轮机设计制造事业重视发展和改进汽轮机低压缸的性能。本文叙述上海汽轮机厂生产的300MW汽轮机低压缸通流部分的改进设计,並对25MW汽轮机低压缸进行分析计算,其中末级和次末级采用三元流设计,改进了气动性能,减少了余速损失,提高了根部反动,不仅使低压缸效率有较大的提高,同时也扩大了机组对负荷变化的适应     

高转速工业汽轮机低压级组长扭叶片气动设计与分析

为了提高工业汽轮机效率,实现节能减排和降低加工制造成本,对高转速工业汽轮机低压级组进行气动设计,并对其进行三维气动分析。完成了低压级组的一维设计、二维气动设计和叶型设计:动叶转速为6600r/min,进口总压为200kPa、进口总焓为2684.2kJ/kg、背压为7kPa下的流量为51.2t/h,总总效率为92.4%,总静效率为88.6%,达到设计要求。末级动叶的径高比为2.68,降低了转子的尺寸。三维流场分析显示:低压级组载荷分布均匀,级间匹配合理,气动性能良好;气动参数沿叶高分布均匀,叶片沿叶高具有良好的攻角特性。     

叶片顶端跨音速叶型的气动性能分析与优化

应用流动计算分析软件CFX,对某大型汽轮机末级动叶顶部截面叶型的跨音速流动进行了数值模拟研究,分析叶栅中激波结构特征和流动损失机理.采用3阶Bezier曲线表达叶型中弧线,2阶与3阶Bezier曲线组合表达叶型厚度分布,结合Kriging代理模型优化叶型,改善气动性能.结果 表明:末级动叶顶部截面叶型气动损失主要与激波强度及其反射位置有关;叶型优化后,叶栅内激波强度减弱,相比原叶型,激波损失减少约32％,同时削弱了激波对边界层的影响,边界层损失降低约17％;优化叶型总压损失下降24％,气动性能明显提高.     

660MW汽轮机低压排汽缸联合末级整圈叶片气动性能研究

为了减少汽轮机低压端排汽余速损失,设计具有较大压力回收能力的低压排汽缸对整个机组的效率提升具有非常重要的意义。对660MW的汽轮机低压缸进行了CFD数值模拟,考虑到低压缸流动具有不对称性、强三维流动的特点,选择末级整圈叶片和低压排汽缸一起作为研究对象,研究结果表明该低压缸具有较好的气动性能,能有效地将末级余速损失转化为压力能回收。     

1200mm末级超长叶片全三维工程设计的数值研究

采用汽轮机全三维粘性流场计算程序,通过优化匹配静、动叶和合理选择流道内的各项气动参数,成功地完成了全速机组超长1200mm末级叶片的工程设计。对设计结果的数值验证表明,后加载的弯扭静叶片使得流道内的流动均匀加速,从而减小叶型与二次流损失,并为动叶提供优化设计方案。在动叶下半部分采用后部加载叶型,在上半部分采用专门设计的超音速叶型,可降低激波及激波与边界层相互作用损失。     

某汽轮机低压通流优化

针对某汽轮机低压模块通流,综合运用二维平面无黏流计算方法和全三维CFD计算方法进行叶型优化设计。优化后的叶型损失更小,结合弯扭叶片成型,有效地控制了二次流损失,使得汽轮机低压通流整体的经济性有较大提升。     

低压汽轮机末级长叶片改型试验研究

针对船用汽轮机的变工况、末几级湿度大的运行特性,对某汽轮机末级长叶片进行气动优化,并在环形叶栅试验台上对原型和改型两组叶栅进行了3个出口马赫数与5个冲角下的吹风试验。结果表明:随着栅后马赫数的增加,叶片吸力面最低压力点位置后移,叶栅前半段的降压段增长、顺压梯度增加,附面层变薄,降低了叶片的叶型损失;改型后的动叶外端壁二次流损失显著下降,而且提高了冲角的适应性;正、负冲角仅影响叶片前缘吸力面或压力面的静压分布,在任一马赫数下,冲角的绝对值的增加都引起叶栅损失的增加。     

52吋低压末级叶片

低压缸用的52时叶片:(1)核电汽轮机与火电汽轮机相比,在同一输出功率的情况下,核电汽轮机的排汽量为火电汽轮机的1.6～1.8倍,因此,为了提高汽轮机效率就要求减少排汽损失,以增加电力输出。为了达到加长末级叶片的长度,增加排汽面积这一目的,三菱公司早就加紧了用于低压缸的52时末级叶片的研制。52时锻造叶片已经完成了设计和要素试验,工厂造了一部分叶片,装入叶轮,预     

掠高变化对涡轮叶栅能量损失的影响

采用数值模拟技术详细地研究了不同掠高的某蒸汽轮机末级叶片前掠正交设计对叶栅能量损失的影响。计算结果表明,就所研究的叶型而言,能量损失最小时对应的最佳掠高在25%相对叶高左右。