透平轴向推力变工况特性分析及预估

透平运行过程中,流量、进排汽参数、抽汽量等发生变化时,整体轴向推力数值也将出现极大波动,甚至方向可能发生变化,同时,透平也有可能出现事故运行工况,此时各方面参数可能出现较大异常。在透平设计及运行过程中,必须综合考虑各工况轴向推力变动情况,将各工况的轴向推力控制在合理范围,进而掌握平衡或降低异常趋势的必要手段,提高机组运行的安全性及经济性。本文从透平轴向推力的原理出发,分析轴向推力的变工况特性,进而可以对透平不同工况的轴向推力进行预判,指导透平的安全及经济性运行。

一种新型汽轮机转子轴向推力平衡方法分析

汽轮机转子轴向推力是否平衡对汽轮机运行安全有着至关重要的影响,合理的转子轴向推力平衡方法是汽轮机设计成败的关键。介绍汽轮机转子轴向推力的产生,罗列传统的转子轴向推力平衡方法,并分析传统汽轮机转子轴向推力平衡方法的局限性。列举一种常用的热电联产汽轮机-可调抽汽机组,由于纯凝工况和可调抽汽工况,汽轮机转子轴向推力变化范围非常大,仅按照传统的转子轴向推力平衡方法,配置大规格的正副推力轴承不但增加了汽轮机的制造成本和用户的建筑成本,而且在运行时汽轮机轴承功耗增大而导致机组出力下降。通过数据对比分析,探索出一种新型的汽轮机转子轴向推力平衡方法,通过将汽轮机前汽封平衡活塞段蒸汽引入电动调节阀,电动调节阀设置压力调节逻辑控制,使前汽封平衡活塞段压力根据需要调整,可有效缩小汽轮机转子轴向推力变化范围。经机组实际运行验证,推力轴瓦温度在75℃以内,轴向位移正常。该方法实现了降低投资成本和提高运行效率的目的。

碰摩转子系统在轴向推力作用下的分岔研究

推导建立了碰摩转子在轴向推力作用下的非线性动力学方程,分别以质量偏心和转子转速比为控制参数,对碰摩转子横向振动和轴向振动的分岔等非线性特性进行了数值分析。仿真分析表明:转子横向振动分岔图中,存在周期1运动、周期2运动及复杂的拟周期运动等。同时,从转子轴向振动分岔图可以看到系统以一种拟周期路径方式运动,随着质量偏心的增大,系统会突变为混沌运动,且会一直持续下去。分析结果为实际转子系统的碰摩故障分析提供了必要的理论依据。

多喷管斜切式火箭发动机流场与轴向推力研究

为研究多喷管斜切式火箭发动机喷管工作特点,采用有限体积法雷诺平均N-S方程,对其流场进行了三维数值模拟;并对发动机轴向推力进行了计算,将理论计算曲线与试验曲线进行了分析对比。结果表明:斜切式多喷管基本喷管段流场参数变化趋势与普通喷管基本一致,斜切喷管出口处的参数分布呈现三维偏心现象;轴向推力理论计算结果略偏大,计算曲线与试验曲线吻合较好。数值模拟结果能正确反应喷管内流动特点。

轴向推力滚子激振式振动台设计研究及仿真分析

提出一种新型机械振动台,分析其机构组成及工作原理,建立激振元件曲面数学方程。通过所建机构动力学方程,导出弹簧预紧量与临界频率间函数关系;进行振动台三维模型运动仿真试验,分析输出波形的频谱及功率谱,计算其加速度波形失真度;验证弹簧预紧量与临界频率间关系。试验结果表明该振动台的输出波形精度及上限频率高于传统机械振动台,且该激振方法可行、有效。

汽轮机低真空供热时轴向推力的变化特性

首先对现有的汽轮机变工况热力计算方法及变工况下级反动度解析式进行了改进。然后,利用改进的变工况热力计算方法及反动度解析式对CC12汽轮机低真空供热后的最末级反动度及整个汽轮机轴向推力进行了计算。结果表明低真空供热后,只要背压在0.05MPa以下,不会出现末级反动度和汽轮机轴向推力大于设计值的现象。实际运行结果证明了该结论的正确性。

射流风机的轴向推力

从理论上推导了射流风机轴向推力与风量、风压的关系。经试验验证 ,可用于产品设计。

双螺杆磨浆机螺杆扭矩和轴向推力的测量与研究

对双螺杆磨浆机的螺杆扭矩、轴向推力和机筒压力进行了测量实验研究.首先,选择磁电相位差式转矩传感器、应变环式轴向推力测量方法和扩散硅式压力变送器,构建了双螺杆磨浆机的螺杆扭矩、轴向推力和机筒压力测量实验系统,在此基础上进行了实验研究,得到了双螺杆磨浆机螺杆扭矩、轴向推力、机筒压力和流量与螺杆几何参数之间的关系.分析表明:按对双螺杆磨浆机扭矩、功耗和流量影响程度由大到小排序是螺杆转速、反向螺旋螺纹扣数、反向螺棱槽宽和反向螺棱槽数等.本文的工作对合理确定螺杆设计参数、选取电机与轴承及双螺杆磨浆机构挤压模型的建立等都是有意义的.

水压凿岩机冲击部件结构形状、轴向推力、转钎角度与凿岩效率的试验研究

冲击凿岩能量转换率的高低取决于三个方面,首先是冲锤作用于钎杆的能量,该能量是以压缩波的形式在钎杆中的传递,理想的矩形应力波作用时间长,破岩效率高。根据理想波形和生产工艺条件,采用冲击系统动态反演设计理论,完成了水压凿岩机冲锤(活塞)的理论和结构设计;第二是钎头和孔底岩石的接触状态,轴向推力合适,接触良好,应力波反射小,能量传递效率高;第三是冲击能量和钎头的换位角,通过实验确立了冲击能量和换位角成正比时能量转换率就高的关系。

摩擦系数对轴向推力作用下碰摩转子振动特性的影响

推导建立了轴向推力作用下的碰摩转子非线性动力学方程。以转定子间摩擦系数为控制参数,对碰摩转子系统横向振动和轴向振动行为进行了数值仿真。分析表明:转子与定子间摩擦系数对转子系统横向振动和轴向振动特性的影响非常明显,摩擦系数越大,转子系统振动越复杂。随着摩擦系数的增加,转子系统由简单的周期振动突变为拟周期振动。增大摩擦系数,以转速比为控制参数的系统轴向振动的复杂运动区范围变大,且复杂运动区的振动幅值也有增大趋势。分析结果对旋转机械碰摩故障的识别提供了理论依据。

某过程工业用离心压缩机模型级轴向推力测量研究

以某小流量系数离心压缩机模型级为研究对象,测量了模型级叶轮盖侧以及盘侧间隙的静压分布以及叶轮的轴向推力。测量结果表明:叶轮盘侧间隙与盖侧间隙静压分布沿半径增大的方向基本呈线性分布;叶轮轴向推力是静态力与动态力的合成,静态力是主要成分,动态力也占有较高比例;叶轮轴向推力基本上随着机器马赫数的增加而增大,主推力基本上随着流量的减小而增大,但到近喘振点时主推力会有所减小。

高压离心式压缩机轴向推力研究

采用现代三维计算流体动力学CFD技术,对高压离心压缩机轴向推力进行分析。建立了叶轮间隙和迷宫密封的整体模型,并充分考虑了叶轮两侧密封对轴向推力的影响。

接管轴向推力作用下补强圈补强特性的研究

本文对接管轴向推力作用下圆筒形容器开孔—补强区的应力应变场进行了详细的试验研究及三维有限元分析。研究结果表明,在补强圈补强的范围内。容器上的应力包括孔边应力集中明显降低。但由于几何形状、尺寸的变化及焊缝的加强作用,在补强圈外边缘,特别在容器横向截面(θ=90°)内,容器中将出现一高的不连续应力,从而使该区域成为整个接管的危险区域。

BCL407型高压离心式压缩机轴向推力的计算

详细分析了离心叶轮外侧间隙内泄漏气体的流动规律和离心式压缩机轴向推力的组成。建立了离心叶轮盘、盖外侧间隙内泄漏气体流动的计算模型，采用了低Ｒｅ数κε紊流模型，并用ＳＩＭＰＬＥＣ方法求解控制方程。分别计算了离心叶轮盘、盖两侧不同间隙宽度及不同泄漏流量大小时的压力沿径向的分布。对一台化工用ＢＣＬ４０７型高压离心式压缩机高压缸的轴向推力进行了计算，结果令人满意。

CO_2离心式压缩机高压缸转子变转速、变流量工况下轴向推力的计算与分析

在测量ＣＯ２离心式压缩机高压缸转子各级叶轮性能曲线的基础上，研究了变转速、变流量工况下高压缸转子轴向推力的变化规律，揭示了ＣＯ２压缩机高压缸转子在启动过程中容易发生窜轴事故的原因。针对５２万ｔ／ａ尿素装置实际生产过程的特点，提出了控制轴向推力大小。

汽轮机直叶片级叶轮轴向推力计算研究

为了解决提高冲动式汽轮机直叶片压力级的叶轮轴向推力计算精度的问题,利用CFD方法对叶栅及间隙流的流场进行计算,研究一维计算方法中的假设条件对叶轮轴向推力计算结果的影响。结果表明:间隙流假设为理想的等熵流动对叶轮轴向推力计算的相对误差减小到约3%,方差减小到0.02;叶根反动度关系式的选取对叶轮轴向推力一维计算的精度影响较大。提出了一种优化的直叶片反动度的计算关系式,能够提高冲动式汽轮机直叶片压力级的叶轮轴向推力计算准确度,为汽轮机轴向推力提供可靠的计算依据。

双螺杆磨浆机轴向推力测量装置

双螺杆磨浆机是造纸工业中一种新型的磨浆设备。螺杆的轴向力是该设备设计的重要参数,目前尚无有效计算方法。设计了采用推力轴承和测力环的双螺杆磨浆机轴向推力测量装置,其特点是相间干扰小,结构紧凑、简单;并应用弹性力学方法对测力环参数进行了计算,分析表明减小测力环支撑板横截面积或选用弹性模量较小的钢材有利于增加灵敏度。测量装置的标定实验表明,测力环灵敏度较高,重复性较好。该测量装置用于双螺杆磨浆机轴向推力的测量,取得了良好的效果。

基于CFD的透平膨胀机轴向推力计算

为了准确地预测透平膨胀机的轴向推力,建立其力学分析模型和叶轮间隙、迷宫密封三维模型。通过受力分析,采用低Re数k-ε模型和Simplec算法,考虑机械磨损的影响,对透平膨胀机轴向推力进行了模拟计算,并将模拟结果与轴向推力经验公式计算结果进行比较。

离心压缩机闭式叶轮轴向推力的计算方法研究

采用SA湍流模型对某离心压缩机的三维粘性流场进行了模拟。获得了该离心压缩机叶轮轮盘轮盖外侧的静压分布。采用实验对该离心压缩机叶轮轮盘轮盖外侧的静压分布进行了验证。在此基础上,提出了一种离心压缩机闭式叶轮轴向推力的计算方法。该方法考虑了叶轮种类、叶轮转速、叶轮直径、介质种类等因素对轴向推力的影响。最后,对某离心压缩机的叶轮轴向推力进行试验并和该方法的计算结果进行对比,计算结果和实验结果吻合良好。

300MW汽轮机组动态轴向推力计算数学模型及仿真研究

通过理论分析,建立了300MW汽轮机组动态轴向推力的数学模型,并通过仿真计算对数学模型进行了验证,静态轴向推力计算结果与西屋程序计算结果具有很好的相一致。该数学模型能够快速、准确地计算出非正常工况下机组所产生的动态轴向推力,为完善机组的设计,将动态轴向推力控制在机组要求的范围内提供了参考依据。