汽轮机组合轴封的设计研究

根据600MW机组低压缸实际工作环境,对某文献提出的新型非接触式螺纹轴封进行分析,在蒸汽密封段内将螺纹齿与传统环形齿相结合,形成新型组合轴封。利用有限元软件对相同工况下的新型组合轴封和传统齿型轴封的密封长度进行仿真对比分析,确定了螺纹齿最佳的改造齿数及改造位置。研究结果表明:相同工况下,将不同数量的环形齿改造成螺纹齿后,新型组合轴封的密封长度均小于传统齿型轴封,将密封段中靠近蒸汽侧的环形齿变成螺纹齿密封效果最佳,且使轴向密封长度比传统轴封缩短9.3%,验证了新型组合轴封设计的可行性,为汽轮机轴端汽封优化设计提供了参考。

汽轮机轴端汽封的设计研究

针对某文献提出的新型非接触式螺纹轴封进行优化设计,确定密封齿的相关参数,将螺纹齿型与传统齿型轴封相结合,形成新型组合轴封。根据600MW机组低压缸实际工作环境,利用有限元软件对相同工况下的新型组合轴封和传统齿型轴封的内部流动状况进行仿真分析。分析结果表明:在相同工况下,新型组合轴封的蒸汽漏出量比传统齿型轴封减少约16.05%,空气漏入量减少约24.11%;与相同长度的环形齿段相比,设计的螺纹段在蒸汽侧和空气侧产生的压降分别比原环形齿段增加约25.42%和41.26%。验证了新型螺纹汽封设计的可行性,为汽轮机轴端轴封的改造提供了参考。

新型柔性自适应迷宫密封泄漏特性研究

迷宫密封是涡轮机械最常见的密封型式之一,对迷宫密封进行结构优化可降低机组工质泄漏率,提高运行效率。该文提出一种新型柔性自适应迷宫密封,通过在末级密封齿布置柔性齿结构,利用流场内形成的自然压差可自适应调整柔性齿形变程度,调整密封间隙。基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法与有限元法(finite element method,FEM)对柔性自适应迷宫密封进行流固耦合(fluid-structure interaction,FSI)分析,计算不同运行工况及柔性齿几何形状下柔性自适应迷宫密封形变及流场特性,得出泄漏特性变化规律,并与传统迷宫密封进行对比。结果表明:柔性自适应迷宫密封在工况变化时能维持低泄漏水平,在高压比下泄漏减少约26%,具有更好的封严性能,尤其可通过增大柔性齿长度、减小厚度,以增强流束收缩效应,提高新型密封泄漏控制效果。

燃气机组循环冷却水杀菌剂筛选与现场应用

火电厂中循环冷却水系统容易滋生微生物,并形成生物黏泥,影响机组性能与安全,因此需要通过加入杀菌剂以控制微生物。长期使用单一种类的杀菌剂容易使微生物产生抗药性,导致杀菌剂失效,因此该研究拟采用氧化型杀菌剂与非氧化型杀菌剂交替的方式进行加药。研究对非氧化性杀菌剂进行筛选,通过比对杀菌效果与黏泥杀菌效果确定目标药剂和加药浓度。同时,对加药前后菌落结构的变化进行比对。最后现场加药实验表明,方案可取得较好微生物防治效果。

汽轮机的特征通流面积及弗留格尔公式改进

提出了汽轮机特征通流面积的新概念,并用明确的解析式表达.特征通流面积具有重要特点:只要相应级段的几何参数不变,特征通流面积在不同工况下保持常数,且有较高的精确度;反之,如果特征通流面积改变,原因一定来自级段几何参数的变化.采用特征通流面积可对汽轮机通流部分进行性能分析,建立机组的精确热力性能档案和实现精确的变工况计算,还可将其用于汽轮机的运行监测与诊断等.在研究特征通流面积的过程中,发现广为应用的弗留格尔公式误差较大,因而提出了高精度的改进公式.

偏心密封内切向气流力及其对稳定性影响的理论与试验研究

建立气缸—密封系统动力学分析模型,提出一种新的密封内气流力及刚度系数识别方法。应用双控制体模型对偏心密封腔内压力分布及切向气流力产生机理进行分析。理论研究表明各密封腔内压力近似呈正弦分布,压力高点沿轴向偏离最小间隙处的角度不断增大。随密封交叉刚度的增大,系统稳定性降低,当其超出一定范围时会导致系统失稳。试验研究转速、进气压力、偏心、密封间隙等因素对气流力的影响。试验发现在垂直于转子偏心方向上会产生一个较大的切向气流力,并且切向与径向气流力的差值随转速升高逐渐增大。随进气压力升高、密封间隙的减小,切向和径向气流力都增大,并且切向气流力较径向气流力增长幅度更为明显。在切向气流力的作用下气缸对数衰减率随转速升高逐渐下降,系统稳定性降低。

汽轮机低压排汽缸内导流挡板对其性能影响的分析

通过吹风试验研究了汽轮机排汽缸内安装导流挡板对排汽缸性能的影响,采用CFD软件对排汽缸计算模型进行了模拟,获得了安装不同导流挡板的工况下排汽缸的气动性能和内部流场的变化.结果表明:在排汽缸内合理地安装导流挡板能有效提高排汽缸的扩压能力并降低流动损失,而且还可以改善其出口流场的均匀性.试验和数值模拟均证明,使流量在导流挡板两侧平均分配的5号挡板的效果最佳,分别使静压恢复系数提高了约0.029,使总压损失系数降低了约0.025,使出口不均匀度降低了约30.0%.

核电站汽轮机运行性能监测与诊断

就核电汽轮机与火电汽轮机的差异以及由此差异引起的湿蒸汽汽轮机通流性能表征与热平衡计算的难点进行了论述,提出了利用特征通流面积CFA来表征核电汽轮机的通流性能和采用小误差热平衡法来计算核电汽轮机的热平衡图,应用小误差热平衡法和特征通流面积成功开发了核电站热力性能在线监测与分析系统和核电站汽轮机全面热力试验计算软件,并将这两项技术应用在大亚湾核电机组热力性能在线监测与分析系统和岭澳二期核电机组全面热力试验中.结果表明:实际运行监测中特征通流面积监测值的测量精度可控制在1%以内.

迷宫密封—转子系统动力学特性的试验测量和数值模拟

针对迷宫密封内作涡动旋转的转子承受腔室内周向不均匀压力,从而导致振动特性发生变化的问题,通过建立迷宫密封—转子试验台,对密封进出口压比分别为1．5、3．0、6．0和7．0下的密封腔室内气流流动和转子振动特性进行同步试验测量,并基于振荡流体力学原理进行数值计算分析。通过对定转速条件下的密封齿腔平均压力、脉动压力周向分布以及转子临界转速等的对比分析,表明迷宫密封内气流流动对转子临界转速影响明显,试验测量和数值计算结果比较吻合。

汽轮机通流部分间隙变化对相对内效率和功率的影响

针对发电机组运行中汽轮机普遍存在通流部分间隙偏大的现象,通过计算研究了汽轮机通流部分间隙变大对相对内效率和功率的影响程度。研究表明,汽轮机通流部分间隙变大引起漏汽损失增加,对汽轮机高压级相对内效率和功率的影响都较大。指出对汽轮机通流部分间隙实行状态监测的必要性,为汽轮机通流部分检修和节能提供依据。

密封动力特性系数试验识别方法及影响因素分析

引入转子动力学双平面平衡理论,将多级密封内的分布气流力等效到气缸两个端面上,建立多级密封动力特性系数识别模型。该模型考虑气缸平动和偏摆混合运动情况,并通过共振的方法放大气流力影响,从而提高识别精度。构建密封动力特性试验台,研究进出口压比、转速、偏心、间隙等因素对密封动力特性系数的影响。试验结果表明,8个刚度阻尼系数随着进出口压比增大有明显增大,且垂直和水平方向存在耦合效应。随转速增大,交叉耦合刚度系数和直接阻尼系数随转速变大趋势明显,而直接刚度系数和交叉阻尼系数变化不很明显。偏心状态下的交叉耦合刚度系数比同心状态下变大,而直接阻尼系数则减小,说明转子在偏心状态下比同心状态下更容易失稳。随密封平均间隙变小,8个动力特性系数绝对值增大。

低滞后刷式密封泄漏流动数值模拟及结构优化

基于多孔介质模型,采用计算流体力学软件Fluent对常规、低滞后矩形及翼型3种刷式密封泄漏流动特性进行数值模拟,结果表明:相比于常规刷式密封,矩形刷式密封迟滞性并没有得到改善,翼型刷式密封在降低迟滞性的同时泄漏量却大大增加。为改进低滞后刷式密封的性能,提出背板轴向间隙的概念,并研究背板轴向间隙对低滞后刷式密封泄漏流动特性的影响,结果表明:在前后压比一定的条件下,泄漏量与轴向间隙成正比,而泄漏增加量与轴向间隙成反比,且均在轴向间隙较小时变化较明显;相较于矩形刷式密封,轴向间隙密封随着轴向间隙的增大,背板处压力值除在保护高度区域内略有提高外,在其他区域均明显下降,且轴向间隙由0增大到0.1 mm时的压力下降效果最明显。

孔型气体密封转子的动力特性研究

采用基于两控制容积Bulk Flow理论和可压缩理想气体模型开发的计算程序对孔型密封转子的动力特性进行了分析,计算了在不同进口预旋、密封间隙和孔深时孔型密封转子的动力特性系数,并将其与已有的实验数据进行了比较.结果表明:增大进口预旋会使有效刚度和有效阻尼减小,交叉刚度增大,对转子稳定性不利;过大或过小的密封间隙尺寸均对孔型密封的总体性能不利;孔型密封的有效刚度和穿越频率对孔深的变化不敏感,但有效阻尼随孔深的减小而显著增大.计算结果与实验值吻合良好.

蜂窝叶顶密封对透平级气动性能的影响研究

采用数值计算方法研究了蜂窝叶顶密封的几何尺寸对汽轮机高压缸两级内气动性能的影响,分析了蜂窝密封的几何参数,包括密封间隙、蜂窝孔深、蜂窝孔径对透平级气动性能的影响规律。研究结果表明:随着蜂窝密封间隙的增大,动叶下游静叶内二次流损失增加,透平级内总总等熵效率下降,密封内泄漏量近似线性增加;随着蜂窝孔深的增大,总总等熵效率先增大后基本趋于定值,泄漏量则随孔深的增大先减小然后趋于定值;蜂窝孔径对透平级气动性能的影响主要取决于孔内和密封出口的泄漏流场结构,随着蜂窝孔径的增大,总总等熵效率逐渐增大,泄漏量逐渐减小;蜂窝密封间隙的变化对主流流场的影响显著,蜂窝孔径的变化对主流流场的影响次之,而蜂窝孔深对主流流场的影响较弱。

定功率下轴封系统对机组热经济性的影响

汽轮机轴封系统是火电厂热力系统的重要组成部分,轴封系统漏汽的大小对机组的热经济性有直接的影响.基于热经济状态方程,利用矩阵分析的思路,根据轴封系统漏汽的来源不同,分别建立了定功率条件下高压缸漏汽和中低压缸漏汽对机组热经济性影响的定量数学模型.利用微分理论,得出了轴封蒸汽流量变化时主蒸汽流量和轴封漏汽量的依变关系.以某300 MW火电机组为例,针对其典型工况,分别计算高压缸漏汽和中低压缸漏汽变化对机组热经济性的影响.结果表明:高压缸轴封漏汽对机组热经济性影响较大.

基于不平衡同频激励的密封动力特性系数识别

针对传统频域识别密封动力特性系数方法存在的问题,提出利用转子不平衡实现同频激励,在2组不平衡状态下构建4个独立方程,建立密封动力特性系数识别模型。在密封试验台上研究了转子不平衡、转速、进出口压比等因素对密封动力特性系数的影响。试验结果表明动力特性系数中直接项系数相近,交叉项大小相同,符号相反。随着进出口压比和转速的增大,8个密封动力特性系数都增大,直接刚度项增大幅度较交叉刚度项更为明显,直接阻尼项增大幅度与交叉阻尼项接近。同时发现相对振动大小对动力特性系数影响并不大。对影响动力特性系数识别精度的因素进行了分析,提出了试验转速、不平衡工况的合理选择方法。

汽轮机节点式侧齿汽封密封性能的数值分析

介绍节点式侧齿汽封的结构特点和工作原理。采用数值模拟方法对节点式侧齿汽封进行数值计算,分析节点式汽封齿数、侧齿、底齿等结构参数对汽封密封性能的影响。结果表明:影响节点式汽封密封性能的主要结构参数是节点式汽封齿数和侧齿高度;在汽封体轴向长度不变的情况下,随着齿数的增加,汽封小室中心的大漩涡越来越强,增强能量的耗散,减少汽封漏汽量;增加侧齿高度可大大减少汽封漏汽量。

大型汽轮发电机组轴系振动及其控制的研究

分析了大型汽轮发电机组轴系振动产生的原因及其研究的发展过程 ,对大型汽轮发电机组轴系扭转振动、弯扭耦合振动及其控制研究进行了综述 ,并对大型汽轮发电机组轴系振动及其控制研究的未来进行了展望。参 1

600MW汽轮机隔板汽封流场与汽流激振力的数值计算

通过建立600MW超临界机组隔板密封三维模型,应用Fluent软件模拟计算与汽缸同心的转子在有无旋转的情况下对隔板汽封蒸汽泄漏量的影响;研究了在转速3 000r/min,转子无偏心,进出口压力改变时隔板汽封蒸汽泄漏量的变化情况;并分析偏心距对泄漏量和汽流激振力的影响规律。计算结果与分析表明,进出口压比对迷宫密封性能的影响是随着进出口压比的增大泄漏量增大;偏心距增大泄漏量增大,同时汽流激振力也随之增大。

迷宫密封-转子系统非线性动力学模型及求解

迷宫密封广泛应用于各种旋转机械,研究密封内流体与转子的相互作用,对系统稳定性分析有重要意义。利用双控制体模型给出迷宫密封内不可压缩流场的控制方程,并用Jeffcot模型对转子-密封系统建模,求解此非线性动力模型得到系统转子位移与密封腔内压强的数值解。以不平衡转子-密封系统为例,计算分析系统非线性动力特性,并用Hopf分岔图与Poincare截面图进行直观表示。结果表明减小转子质量偏心对提高系统稳定性有较大影响。