湿冷汽轮机变负荷末级1036mm高效叶片气动特性

介绍了湿冷汽轮机变负荷末级1036mm叶片的气动特性。从叶型特点、数值计算方法、分析参数分布规律及在50%、75%、100%负荷下反动度和效率等方面介绍该叶片。

光热汽轮机618mm低压末级叶片开发

依托100MW光热汽轮机组开发了618mm低压末级叶片。结合频繁变工况、低负荷运行等特性,总结提出了光热汽轮机末级叶片开发的基本思路、叶型设计、结构设计等方面的特点。应用有限元数值计算方法分析表明,618mm叶片根部反动度较高,直到30%负荷才出现有少量负反动度情况,变工况性能良好;在小流量极端工况下具有低动应力特性,可以保障变工况运行、低负荷运行的经济性与安全性,为光热汽轮机的开发提供了有益指导。

汽轮机叶片在电气短路故障下的动响应分析

基于电气短路故障分析了汽轮机低压叶片转子系统的静应力、固有频率以及电磁激振力下的动响应,得到了末级叶片的峰值合应力,采用Neuber理论和材料的循环应力应变关系计算了末级叶片的真实应变,并根据材料的应变寿命特性曲线,得到了末级叶片在电气短路故障下的循环寿命,为末级叶片的安全运行提供了重要的理论依据。

反动式工业汽轮机超高转速大流量低压级组优化

杭汽轮引进的西门子反动式工业汽轮机低压扭叶级组在转速和热力性能方面已经无法满足现有市场的需求。针对上述问题,采用优化算法对该系列叶型进行优化,同时,引入了斜T型叶根和枞树型叶根,改进了T型末叶根骑缝螺杆锁紧结构,提高了叶片和转子的材料等级,此外,还通过分析已运行的同类型低压级组的运行数据,推算出优化后级组的最大许用质量流量。综上,优化后的级组子午面尺寸未发生改变,总总效率较优化前最高提高了2.5%,最高连续转速提高了20%,且通流能力保持不变。

阻尼结构对长扭叶片应力及振动频率的影响分析

针对不同阻尼结构对长扭叶片应力及振动频率影响的问题,对仅具有围带阻尼的模型1和具有围带、中间阻尼的模型2展开分析。首先,利用ANSYS软件进行叶片结构分析,得到不同转速下叶片的应力和阻尼结构接触面的正压力;然后通过Greenwood-Williamson接触模型将正压力转化为接触刚度,使用Matrix27单元模拟接触刚度,进行叶片模态分析。研究表明,叶片最大应力出现在叶型顶截面与围带交接处,模型1与模型2的最大应力比为1.34:1;模型1接触面的接触刚度比模型2小,其同阶次同节径振动频率比模型2低;通过坎贝尔图分析发现,模型1有3个共振转速,其中2阶7节径共振转速的避开率不满足要求;模型2有2个共振转速,避开率均满足要求。研究表明,与模型1相比,模型2的应力与振动频率更能满足设计要求。

基于大数据的火电厂汽轮机异常振动分析研究

介绍火电厂汽轮机异常振动的3种类型,深入分析振动过程的4个不同阶段,提出分别基于数据驱动和知识库的汽轮机异常振动处理流程,并分析其优劣。结果表明,基于数据驱动的处理流程适用于大数据量、高噪声、复杂场景和动态环境下的异常振动诊断.

不同负荷下汽轮机末级叶片疲劳寿命研究

新能源发电技术受气候影响,导致其发电量不稳定,需要火电厂配合调整发电量,造成火电机组时常深度调峰运行。深度调峰运行方式对机组有很大影响,使末级叶片的运行环境变得更加复杂,尤其是末级流场情况的改变对叶片寿命的影响非常大。因此,为了研究在深度调峰运行方式下末级流场情况的改变对末级叶片疲劳寿命的影响,以某火电机组低压缸50%叶高处的末级叶片为研究对象,采用数值模拟的方法,对比了汽轮机分别在100%THA、50%THA、20%THA工况下运行时低压缸末级叶片的疲劳寿命。结果表明:随着汽轮机组负荷降低,叶片的疲劳寿命也随之减小。

某核电汽轮机低压末级长叶片颤振风险分析

从气动弹性稳定性问题角度出发,基于能量法判据,对核电汽轮机末级长叶片进行气动瞬态分析,主要考虑叶片在一个振动周期内气流对叶片所做的气动功与机械阻尼之间的平衡状态,利用总阻尼系数判断叶片的颤振风险,为研制更加安全、高效的末级叶片提供了重要理论依据。

汽轮机叶片水蚀损伤预测及防水蚀方法研究进展

长期以来,汽轮机叶片水蚀都是影响机组效率和安全性的重要问题。汽轮机低负荷工况下,高速水滴撞击造成的叶片水蚀日益严重,掌握汽轮机叶片水蚀规律并减少损伤对汽轮机正常运行具有重要意义。首先总结了汽轮机叶片水蚀疲劳寿命预测和叶片表面侵蚀方面的研究,尤其介绍了基于数据驱动的叶片水蚀寿命预测方法,然后总结了叶片的防水蚀措施,着重介绍了防水蚀新工艺的相关研究。所做的综述可为汽轮机防水蚀提供思路及方法。

某调峰汽轮机叶片动频率测试及调频优化

基于无线电遥测技术对某调峰汽轮机叶片进行了动频率测试,并根据调峰汽轮机叶片在低负荷下的运行安全性风险,对叶片的二阶动频率进行了调频优化,测试结果显示,叶片二阶调频方法效果明显,且叶片的一阶和二阶共振频率均有较大的安全余量,为后续的调峰汽轮机的叶片设计积累了丰富的工程经验,具有一定的工程指导意义。

扭转恢复对小径高比叶片气动性能的影响

利用数值模拟的方法,对比分析了径高比2.62的自由叶片级在考虑扭转恢复和不考虑扭转恢复两种工况下的气动性能。结果表明,扭转恢复对流量、余速损失、总-总效率、出口马赫数、压力反动度均有影响。对流量和余速损失影响小于0.1%;对效率、出口马赫数和反动度影响较大,分别变化+2.32%、-0.31和-0.16。

MVR蒸汽压缩机叶片水蚀研究

蒸汽压缩机主要用于MVR(Mechanical Vapor Recompression,机械蒸汽再压缩)蒸发系统,其由压缩机本体、联轴器、齿轮箱、润滑系统、电动机、电气仪表及防喘振系统等组成,结构紧凑,便于维护。蒸汽压缩机是MVR蒸发系统的心脏,其叶轮材料常采用不锈钢/钛合金等耐腐蚀、高强度钢,通过五轴数控联动加工中心整体铣制而成,保证叶片型线的精确性。

激光熔覆技术在汽轮机末级叶片水蚀防护中的应用

水蚀是汽轮机末级叶片损伤的主要原因之一,为了保证汽轮机安全稳定运行,总结了末级叶片的水蚀影响因素,包括微观的二次水滴参数和宏观的工况容量的改变;对比了水蚀防护方法,指出激光熔覆工艺应用于汽轮机末级叶片防水蚀的优势,从涂层材料制备和工艺参数两方面阐述了激光熔覆技术在水蚀防护领域的应用现状,指出防水蚀涂层的研究与制备具有极大发展潜力,提出涂层与叶片基材的结合强度及后期熔覆工件涂层的维修是当前需要重点关注的问题。

基于NX的风扇轮叶片多轴加工工艺研究

介绍了运用UG NX建立风扇轮叶片的CAM模型,阐述了UG NX在数控加工方面的应用,详细分析了其加工工艺、刀路的设计及模拟仿真加工的过程,针对不同数控系统进行专用后置处理器开发,并通过后置处理生成数控加工程序,有效提高了编程加工效率。

热电联产汽轮机调节级叶片断裂的分析与改进

热电联产用汽轮机运行中轴承振动突然升高,发生材质为1Cr11MoV的调节级叶片断裂事故。通过断口微观结构、化学成分、金相检验以及运行工况等分析原因,结果表明:裂纹源位于叶根承载面与叶根颈部交接倒角处,裂纹源区和扩展区占整个断口面积的80%以上,断口形貌呈高周疲劳断裂特征;机组运行中存在的进汽参数大范围高频波动以及少数超温超压,产生的交替动应力造成了叶片疲劳损伤;从稳定运行参数和叶根加工装配方面提出了改进措施,更换调节级叶片后机组恢复正常运行。

工业汽轮机轮室复杂流动的气动特性与改型研究

针对采用喷嘴调节的工业汽轮机,其调节级根径显著高于转鼓级,在调节级出口设置轮室腔室来完成气流径向与轴向转弯,使其到达转鼓级进行膨胀做功。采用数值方法对轮室内的复杂流动进行了详细计算与分析,揭示了工业汽轮机轮室内的流场结构与损失机理,提出了轮室结构的气动优化方向。研究结果可以为工业汽轮机轮室的设计与优化提供理论依据。

基于谐响应工业汽轮机调节级动应力分析研究

数值计算部分进汽、变转速工业汽轮机调节级动应力,讨论转速对其影响。某高温高压工业汽轮机,转速变化范围7200r/min~11000r/min。分析结果表明最低转速的等Q准则涡面积较最高转速增加17%~23%,同时部分进汽产生的低频冲击力也增加7%~16%。将瞬态汽流力傅里叶分解为若干简谐激振力之和,然后使用ANSYS计算循环对称盘片结构在这些简谐力下的响应,因各节径振动之间具有正交性,将以上响应叠加就可以得到整个盘片瞬态动应力,这样不仅节约计算资源而且结果更精确。判断哪些转速会产生较大的动应力可以有效减少计算量,一般危险转速为最低转速和可发生节径共振的转速。高频频激振力虽小,若其满足盘片系统共振条件,所产生的破坏要比部分进汽低频激振力大。所分析的调节级最大动应力对应的转速为最低转速7200r/min,其应力变化幅度是最高转速的120%,叶根销孔处动应力最大,也最容易失效,从时间上看,最大动应力出现在叶片从进汽弧段进入堵塞弧段这一时刻,设计工业汽轮机调节时应避免盘片在转速范围发生与喷嘴当量只数相同倍频的共振,同时要注意优化喷嘴弧段分布以减少动应力。

某1050MW超超临界燃煤机组深度调峰运行经济性与末级叶片安全性研究

随着以新能源为“主体能源”新型电力系统建设的加速推动,电力系统灵活性不够、调节能力不足等短板和问题愈发凸显,新能源随机性和间歇性的特点要求燃煤发电机组逐步从主体能源向辅助性调峰调频电源转变。燃煤火电机组深度调峰运行下的经济性与安全性是当前研究的重点。本文以某1050 MW超超临界燃煤机组为研究对象,对机组在30%、20%额定负荷深度调峰运行的主要设备性能、运行经济性进行了试验研究,对小容积流量下汽轮机末级叶片安全性进行了试验和仿真研究。结果表明:机组从50%额定负荷分别深调至30%和20%额定负荷运行时运行供电煤分别增加34.50 g(/kW·h)和76.14g(/kW·h)。通过深度调峰幅度试验对比,1050 MW超超临界燃煤机组在30%额定负荷以下时,随着深度调峰幅度的增加,锅炉性能、汽轮机性能、厂用电率和机组运行经济性呈加速恶化趋势。通过小容积流量下汽轮机低压缸末级叶片鼓风情况的试验和仿真研究,当循环水流量72000 t/h,环境温度在28℃以下时,机组在20%负荷时高低压侧低压缸的排汽速度均可保持在60 m/s以上,排汽温度在50℃左右,汽轮机可在低压缸不喷水状态下长期运行;环境温度高于28℃时,高低压侧低压缸的排汽速度均降低至60 m/s以下,末级鼓风加重,此时需投入低压缸减温水,将引起叶片水蚀风险,对机组末级叶片产生不利影响。研究结果可为超超临界燃煤湿冷机组灵活性改造和经济运行提供一定的借鉴。

汽轮机叶片菌型叶根相控阵超声纵波检测

菌型叶根是汽轮机叶片叶根主要形式之一,其缺陷易发于第一齿的弧面位置。针对该位置缺陷的检测,A型超声检测难以区分结构信号与缺陷信号、相控阵超声横波扇形扫查存在耦合不良与移动不便的问题,因此提出相控阵纵波扇形扫查方案。通过仿真软件对模拟缺陷进行检测,根据检测的分辨力和缺陷回波幅值确定相控阵超声纵波检测探头的最优参数;采用最优参数对叶根不同尺寸模拟缺陷进行检测,验证检测方案的精度。对叶根的人工缺陷进行了实验验证,并对服役中的菌型叶片叶根进行了检测,发现了缺陷并通过其它检测方法进行了验证,为菌型叶根的缺陷检测提供了新的检测方案。

压气机动叶片流固耦合振动分析研究

分析计算出燃气轮机动叶片在离心-气动复合力场作用下的动频和振型云图,对于建立叶片动力学模型具有重要意义。通过采用数字化建模和流固耦合方法,分别建立了某重型燃气轮机轴流式压气机动叶片在离心-气动复合力场作用下的叶片模型和流场三维模型,确定了流场边界条件和流场数值计算模型,求得流场流速分布以及流场内腔旋转壁面的压力分布情况和压气机叶片上的载荷分布情况,并进行预应力模态分析。在此基础上,分析论述了气动力场作用下叶片的应力分布状态、气动力场和离心-气动复合力场对叶片固有频率的影响趋势。此外,通过共振分析,得到了本级压气机叶片的共振频率,为相关叶片叶型设计、改进提供了参考依据。