大功率百万汽轮机侧齿汽封气动性能数值研究

以典型大功率百万汽轮机组的叶顶汽封为对象,利用数值方法研究侧齿结构位置、数量和尺寸在额定工况下对密封效果的影响,并与传统城墙齿汽封对比,达到漏汽最小的最佳适用效果。结果表明：城墙齿汽封的侧齿结构通过划分腔室使主流产生大漩涡,进而抬升主流,阻碍蒸汽向前流动;对于大功率百万汽轮机,与城墙齿汽封相比,侧齿的数量、位置和尺寸均存在较佳值,使防泄漏效果最优,泄漏量相对减少7.5%。     

蜂窝式汽封流动性能的数值研究

建立了蜂窝式汽封流动特性的三维数值模型,系统地分析了蜂窝孔径、高度、汽封入口蒸汽压力和主轴转速等结构与运行参数对汽封内流动特性的影响.研究结果表明,在运行参数不变的情况下,减小蜂窝孔径或增加蜂窝高度都有利于降低汽封漏汽流量,提高密封效果;在结构参数不变的情况下,汽封漏汽流量随入口蒸汽压力增大而增加,但随主轴转速增大呈现减小的趋势.     

600MW汽轮机迷宫式汽封结构数值模拟分析

以内蒙古京隆发电有限责任公司600 MW汽轮机低压缸端部汽封为研究对象,分别建立了汽封的三维实体模型和数学模型;并在Gambit软件中进行网格划分后,导入CFD软件应用双方程模型对其进行了数值模拟。分析了汽封结构参数(汽封间隙、齿高和齿厚)对汽封性能的影响。依据数值模拟结果,对机组汽封结构参数进行了相应调整,处理后,汽轮机真空严密性恢复正常。     

蜂窝汽封和迷宫式汽封流动性能比较的数值研究

该文采用数值求解三维Navier-Stokes方程技术研究蜂窝汽封和迷宫式汽封的流动特性。采用有限体积方法离散Navier-Stokes方程，标准k-ε两方程紊流模型封闭方程组。数值求解方法采用SIMPLE算法，迎风2阶格式求解对流项，迎风1阶格式求解扩散项。数值模拟结果表明在相同的隔板前、后压力差和汽封间隙下，蜂窝汽封的泄漏量小于迷宫式汽封。同时揭示了蜂窝汽封内的泄漏流动被小蜂窝分隔成许多小涡流，使泄漏流动的动能有效地转换为热能，从而降低了泄漏量，提高了密封效果。该文的研究工作为汽轮机中进一步应用蜂窝汽封提供了理论依据和技术支撑。     

高低齿汽封表面换热系数计算方法研究

为探索汽轮机关键部件换热系数的计算方法,以某高压转子轴端高低齿汽封为例,对比分析了表面换热系数的4种常用经验公式,同时采用数值模拟方法研究了不同结构参数汽封的表面换热系数并得到拟合公式。结果表明:美国西屋公司、南京工学院-哈尔滨汽轮机厂和苏联采用的经验公式在结构上具有相似性,均与汽封间隙、汽封室高度、齿数、蒸汽导热系数和雷诺数相关。根据数值模拟结果得到的汽封表面换热系数与近壁面雷诺数和普朗特数正相关;换热系数呈周期性变化,在齿间隙出口处达到极值,且短齿出口处表面换热系数较大;当汽封间隙减小、汽封室高度或齿数增加时,换热系数减小;根据数值模拟结果得到的换热系数拟合公式,具有较好的适应性。拟合公式可用于叶顶汽封、隔板汽封、轴封等高低齿汽封表面换热系数的计算,同时该方法提供了一种计算大容量高参数汽轮机关键部件换热系数的思路,可为其设计和安全性校核提供依据。     

数值计算方法在汽封研究中的应用探讨

简要地阐述CFD（Computational Fluid Dynamics）数值计算方法,并将其应用于隔板汽封漉场的研究中,开发了气动特性较好的新型隔板汽封结构,为隔板汽封的设计和工程应用提供了依据。     

汽轮机汽封改造对经济指标和振动影响的测试分析

介绍了汽轮机梳齿汽封的密封原理和缺陷,以及刷式汽封、柔齿汽封两种新型汽封的工作原理、优点和在汽轮机轴系、通流部分中适合的部位。刷式汽封在汽轮机上的应用比较广泛,高、中、低压缸各部位均适合;柔齿汽封主要应用于轴端密封。由于这两种型式汽封密封间隙小,在汽轮机汽封改造中得到比较广泛应用。145 MW机组采用柔齿汽封改造后,满负荷工况下,机组高压缸效率提高3.77%,中压缸效率提高2.65%,热耗率降低321.2 kJ/kWh;220 MW机组采用刷式汽封改造后,满负荷工况下,机组高压缸效率提高2.23%,中压缸效率提高0.56%,热耗率降低290.44 kJ/kWh;330 MW机组采用柔齿汽封和刷式汽封相结合的改造方案后,满负荷工况下,热耗率降低265.84 kJ/kWh。     

热电厂C25-8.82/0.98型汽轮机汽封改造实践

C25-8.82/0.98型汽轮机前后汽封原为高低齿型汽封,文章分析了高低齿型汽封常常和转子发生摩擦,产生磨损的原因主要是转子中心的改变,在将前后汽封改为接触式蜂窝汽封后,机组的可靠性和经济性得到良好改善。     

汽轮机汽封改造的节能效果分析

介绍通流部分综合升级改造的330 MW汽轮机汽封改造方案,分析所采用蜂窝汽封、刷式汽封、接触式汽封等新型汽封的工作原理、优点和在汽轮机轴系、通流部分中适用的部位。刷式汽封在汽轮机上的应用比较广泛,高、中、低压缸各部位均适合;接触式汽封主要应用于轴端密封;蜂窝汽封用在低压缸末级、次末级叶顶部位及高、中压缸轴端。330 MW汽轮机高、中、低压缸轴端采用3种汽封相结合的方案改造后,轴封漏汽量明显减小。汽轮机高、中压后轴封漏汽量、经过轴加的凝水温升都有明显的降低;高、中压缸间平衡盘汽封漏汽量占主蒸汽流量的份额为1.02%,小于THA工况设计数据1.503%,汽封改造的节能效果显著。     

回料阀内气固两相流动特性的数值研究

为揭示回料阀内的负压差粘性滑移流动特性,基于浓相颗粒动力学理论,建立欧拉-欧拉模型对回料阀内的气固两相流动进行数值模拟研究,通过改变回料阀流化风和松动风风速、颗粒循环流率及回料腿出口背压等条件,详细分析了各工况下回料阀内的颗粒浓度分布、压力分布及气体反窜特征等,揭示了回料阀中的气固两相流动结构和变化特点。结果表明,回料阀中存在气体反窜现象;流化风和松动风风速越高,形成的气泡越多,气体反窜率越大;增加颗粒循环流率,颗粒携带气体现象更显著,气体反窜率减小;每增加返料腿出口背压1 000 Pa,料高增加约0.06 m,逆压差流动阻力增加,气体反窜率增加。     

垂直轴潮流水轮机流场的三维数值模拟

为了研究流场的空间分布特点,建立了垂直轴潮流水轮机在水槽中的物理模型,采用Fluent软件中的滑移网格技术对模型的流场进行了三维数值模拟,分析了不同时刻不同截面上模型速度场的变化规律以及同一时刻不同直线上模型速度场和压力场的分布特点。结果表明,叶轮在水槽中旋转,所处位置不同,流场的分布有所差异,流动充分后,流场的变化具有周期性;叶轮内部速度场的变化最为紊乱,叶片周围的速度发生急剧变化;叶轮在旋转过程中产生漩涡,叶片迎流面的压力急剧上升,背流面的负压最为强烈。     

直接空冷汽轮机排汽装置内部流场的数值模拟

采用k-ε模型并结合壁面函数法,利用SIMPLE算法编程,对某具有内置式低压加热器和减温减压器的直接空冷汽轮机排汽装置的内部流场进行了三维数值模拟,得到了整个排汽装置内部流场的速度分布情况。结果表明,内置式低压加热器和减温减压器使排汽装置接颈出口流场速度分布的不均匀性加大,从而导致蒸汽在排汽装置内流动的汽阻和压损增大,最终影响到机组运行的经济性。     

导叶端面间隙泥沙磨损数值预测研究

高水头混流式水轮机导叶间隙是泥沙磨损破坏最为严重的部分之一。泥沙磨损破坏问题与固液两相流动特征关系密切,为了揭示导叶端面间隙内含沙水的流动规律,本文应用固液两相流模型,通过求解雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流方程,对泥沙介质条件下水轮机导叶端面间隙流动进行数值研究。研究结果表明,含沙水在压差的驱动下从导叶间隙的压力侧向吸力侧方向流动,间隙内部泥沙浓度低于主流;导叶间隙尺度增大会导致间隙内部含沙水速度增加,含沙水对导叶的磨损强度增大。     

基于计算流体动力学的混流式水轮机性能预估

基于雷诺时均N-S方程和标准k-ε双方程湍流模型,对混流式水轮机全流道的三维定常湍流的48个工况点进行了计算。捕捉到了水轮机各过流部件内及动静部件间的流动细节和旋涡的结构与演化特征等重要流动信息。在全流道三维定常湍流计算的基础上,建立了基于N-S方程的混流式水轮机性能预估方法。预估的能量性能与试验结果相符。结果表明所提出的混流式水轮机性能预估方法应用于水轮机的水力设计和改造中,可以减少模型试验次数和缩短产品开发周期。而且此种性能预估方法不但可预估水轮机的性能,同时还可获得水轮机各过流部件内的流场信息,能从定量和定性两个方面评价水轮机的性能。     

国产引进型300MW汽轮机汽封用蛇形弹簧失效原因分析与试验研究

分析了现场应用的蛇形汽封弹簧的失效原因,并通过实验发现,目前现场正在使用的一种一端带弯头的蛇形弹簧,在运行时,由于同一根弹簧上各波段的弹性力变形相差很大,导致与之相配用汽封段的汽封齿被严重磨损,这是机组效率降低的主要原因之一。实验研究表明,当汽封弹簧采用中间定位时,在弹簧受力变化的情况下,整根弹簧从头到尾的波高变化量基本一致。最后对弹簧结构的优化设计、安装定位工艺以及弹簧材料的选取提出了自己的观点。     

低迟滞刷式密封泄漏特性的数值研究

在分析常规刷式密封泄漏特性数值的基础上,利用ANSYS-FLUENT软件求解雷诺平均纳维尔-斯托克斯方程(reynolds averaged navier stokes,RANS),采用各向异性Non-Darcian多孔介质模型对不同压力比下的实验测量常规刷式密封泄漏量进行数值模拟,结果表明,数值模拟得到的泄漏量数据与实验测量常规刷式密封的泄漏量数据吻合,该数值预测方法可行。从泄漏流场、刷丝束内、边缘的轴向压力分布、刷丝束上、下游面的径向压力分布以及泄漏量等方面对常规刷式密封和低迟滞刷式密封的泄漏特性进行比较分析,低迟滞刷式密封在遮流板和减压槽的作用下,其泄漏流的流动形态与常规刷式密封的不同,能有效地降低刷丝束围栏区域的轴向压力差,但其泄漏量较常规刷式密封大,应对其结构进行改进设计。     

凝汽器壳侧性能数值模拟

对某凝汽器简化模型的壳侧蒸汽流场进行了数值模拟,研究过程中采用分布阻力法处理蒸汽凝结管束所造成的阻力,蒸汽凝结过程所产生的蒸汽质量损失采用分布质量汇的方法进行计算.计算区域网格类型采用六面体结构化网格,差分格式采用高阶混合格式,湍流模型为标准k-ε模型,离散方程的求解采用改进的速度-压力藕合(SIMPLEC)算法.计算...     

汽轮机轴封系统的通用计算模型及其应用

应用矩阵推导出了轴封系统的通用计算模型。在利用通用模型进行分析时,将轴封渗漏划分成轴封供汽和轴封回汽两部分,从而将辅助汽流按部位进行了归类。计算模型与热力系统之间一一对应。应用表明:这种分析思路比较清晰,并具有计算简洁、通用性强等优点,尤其适用于计算机编程。     

液力变矩器涡轮内流场数值计算

利用流体分析软件Fluent对液力变矩器涡轮内流场进行了数值计算。采用稳态交互面技术处理旋转速度不同的各叶轮之间的相互作用。分析了涡轮流道内流体速度、压力及压力损失情况,阐述了流场形成机理,结果与国内外相关领域研究成果基本相符,为液力变矩器设计提供了理论依据。