俄制核电末级叶片围带磨损原因分析及间隙修复

采用试验手段和有限元方法对某核电汽轮机末级叶片围带磨损原因进行了分析,并基于叶片围带在不同间隙下的安全性和经济性分析,确定了叶片安全运行时的围带间隙范围,给出了叶片围带间隙的修复方法和实施工艺流程,为后续末级叶片检修提供了重要的理论依据。

压缩空气储能系统膨胀机末级叶片特殊边界处理与失效分析

以压缩空气储能(CAES)系统中膨胀机末级叶片为研究对象,针对末级叶片的离心力工况,提出了一种高效的等效叶冠约束模型,并对比了循环对称约束模型和多叶片模型的仿真结果。同时,还开发了一种能够模拟弹塑性和失效行为的本构程序。结果表明:与其他模型相比,等效叶冠约束模型的仿真结果与全尺寸模型结果最接近,兼具精度和效率优势;所编写的本构子程序可有效模拟17-4ph钢的应力-应变响应曲线;针对所研究的叶片构型,当失效发生在叶片径向约1/4位置处时,失效区域快速扩大。

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。

某核电厂汽轮发电机组末级叶片拉筋凸台的断裂原因

某核电厂汽轮发电机组低压缸末级叶片在累积运行约72个月后,在拉筋凸台处发生了断裂,通过宏观形貌观察、化学成分分析、显微组织观察以及硬度测试等方法分析了拉筋凸台的断裂原因。结果表明:末级叶片拉筋凸台断裂性质为疲劳断裂,发生断裂的原因是相邻叶片拉筋凸台的实际配合状态不佳,造成拉筋凸台表面受力不均匀,局部承受的挤压力过大,使得拉筋凸台在汽轮发电机轴转动时承受不均匀的接触摩擦,在交变载荷的作用下,疲劳裂纹在接触面受力最大的粗糙表面处萌生并逐渐扩展,最终导致拉筋凸台的局部断裂。

汽轮机末级叶片超音速火焰喷涂防水蚀层性能测试

通过高速喷射流体冲击叶片表面来模拟实际工作条件下的冲蚀磨损对汽轮机末级叶片超音速火焰喷涂防水蚀层性能完成测试,旨在评估超音速火焰喷涂层对水蚀的抵抗能力。选取05Cr17Ni4Cu4Nb作为汽轮机末级叶片材料的试验基体材料,将涂层材料Cr3C2-Ni Cr通过超音速喷涂设备喷射到叶片表面。通过射流冲蚀方法和超声波汽蚀方法测试涂层性能。结果表明:超音速火焰喷涂能够较好改善汽轮机末级叶片的抗水冲蚀能力。研究表明,超音速火焰喷涂防水蚀层技术在汽轮机末级叶片防护中具有重要的应用价值,可以提高汽轮机的可靠性、性能和寿命,推动涂层技术的发展,为高温高速设备的保护提供一定的解决方案。

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。

火电机组低负荷运行对末级叶片可靠度的影响

火电机组低负荷运行是现代电力系统调度中常见的运行方式。低负荷运行条件下,火电机组末级叶片面临着温度变化、运行振动以及腐蚀与磨损等多种不利因素的影响,这些因素对末级叶片的可靠度产生了显著影响。基于此,本文论述了火电机组及低负荷运行的特征,分析了低负荷运行对末级叶片可靠度的具体影响,探讨了温度波动、振动和腐蚀磨损等方面的影响机制,提出了提升末级叶片可靠度的措施,包括优化运行参数、改进末级叶片材料与设计以及建立运行状态监测与预警系统。希望通过这些措施有效提高末级叶片在低负荷运行条件下的可靠度,保障火电机组的安全稳定运行。

双背压汽轮机不等长末级叶片低压缸效率计算方法研究

在某些背压条件下,双背压汽轮机的2座低压缸采用不同长度的末级叶片,可以获得更好的宽负荷节能效果。但是,在汽轮机热力性能验收试验中,无法使用传统方法计算低压缸效率。基于汽轮机工质质量平衡与能量平衡,提出了新的不等长末级叶片低压缸的效率计算方法,该方法可应用于新设计条件下低压缸效率计算。

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。

深度调峰状态下汽轮机末级叶片出汽侧水蚀事故分析

本文对某三缸三排汽的200MW机组,在大修揭缸后发现一侧末级叶片出汽侧叶片上部发生较为严重水蚀进行了分析。通过对水蚀发生的情况进行阐述,并依据相关理论对出现的异常现象进行了分析,最终发现叶片水蚀的主要原因是低压缸喷水减温水管喷水口安装方向不正确。对今后电厂有供热改造和深度调峰状态下如何避免此类问题具有借鉴意义。

汽轮机低压转子末级叶片裂纹及叶根销钉断裂失效分析

本文对汽轮机低压转子末级叶片的裂纹和叶根销钉断裂失效问题进行了详细分析。通过对损坏叶片和销钉的外观观察、微观结构分析、材料成分检测以及运行环境的综合评估,揭示了失效的主要原因。研究发现,叶片裂纹主要是由于长期受高温、湿度变化和蒸汽侵蚀导致的材料疲劳累积,以及叶片设计中的应力集中现象所致;叶根销钉的断裂失效主要与运行过程中周期性的抗拉应力过大以及振动疲劳有关。研究结果表明,对汽轮机低压转子末级叶片裂纹和叶根销钉断裂失效机理的分析能够为汽轮机低压转子末级叶片和叶根销钉的设计、材料选择、加工制造和运行维护提供科学依据。

汽轮机低压末级叶片现场焊接修复工艺技术研究

针对汽轮机低压末级叶片出现的机械损伤问题,采用奥氏体型焊材、手工钨极氩弧焊(GTAW)方法进行了消除处理,成功地对损伤叶片进行了现场焊接修复,并对焊接接头进行机械打磨,恢复叶片损伤部位的型线。该工艺具有一定的技术、经济价值,具有推广应用前景。

基于时域分析法的汽轮机末级叶片颤振预测及分析

利用基于流固耦合的时域分析法对某汽轮机末级叶片的颤振问题进行了数值模拟研究。通过对不同工况、不同相位差下叶片振动响应的计算,分析预测了颤振发生的临界流量以及叶片的振型;通过对叶片受力与位移的分析,获得了不同叶高处流体对叶片的做功,确定了叶片上气动不稳定区域。通过对气动不稳定区压力分布的分析,解释了叶片间相位差影响颤振发作的机理。此外,研究还发现叶片受力与位移之间的相位差是影响叶片气动稳定性的重要因素。

汽轮机末级叶片振动特性研究

建立了汽轮机末级叶片的三维有限元模型,分析了叶片的静频和振型,然后计算了叶片在预应力条件下的动频,分析了工作转速对叶片振动特性的影响.最后在振动试验台上开展了叶片静频、动频和振动响应试验,实验结果与数值模拟吻合较好.研究结果表明:叶片的动频比静频大,且动频随转速的增加而增大;转速对低阶频率影响较大;在转速的9倍频激励时发生二阶共振,叶片易产生振动疲劳失效.

基于分层模态综合法的大型汽轮发电机组转子-末级叶片耦合系统扭转振动分析

针对应用三维有限元法计算大型汽轮发电机组转子-末级叶片耦合系统扭转振动时存在自由度多和难以实现等问题,在模态综合法(CMS)的基础上,推导了计算转子-末级叶片耦合系统振动的分层二重CMS法的基本方程,给出了降阶的思路和原理.采用该方法对某1 000 MW汽轮发电机组的转子、末级和次末级叶片组成的耦合系统进行了扭转振动特性计算和分析,与不考虑末级、次末级叶片实际结构影响的固有振动特性进行了对比.结果表明:如果不考虑末级叶片的实际结构,会漏掉一些重要的振动模态,给转子和叶片的安全带来隐患;降阶前系统的自由度达到1.5亿,而降阶后系统的广义自由度仅为原自由度的0.07%;分层二重CMS法可用于大功率机组转子、末级、次末级耦合系统的扭转振动分析.

200MW空冷机组末级叶片性能研究

介绍了国产２００ＭＷ空冷机组末级叶片７１０ｍｍ设计情况．重点阐述了空冷机组末级叶片的热力、气动及结构设计特点，以及影响汽轮机末级叶片运行经济性、安全性的主要因素，尤其在小流量，高背压情况下。并提出适应叶片安全经济运行的末级运行保护曲线。认为它是集设计合理性及正确性于一体将是保证汽轮机叶片具有高安全性经济运行的有力手段之一。

1000MW机组汽轮机末级叶片除湿缝结构设计与优化

以某1 000 MW机组汽轮机末级叶片为对象,采用CFX软件对该汽轮机末两级叶栅内凝结流动及水滴沉积过程进行了数值模拟,计算分析了除湿缝的缝隙位置、角度、宽度及数目对除湿效率、二次水滴去除率和级效率的影响。结果表明:为保证末级叶片同时具有较好的除湿性能、级效率和静叶刚度,除湿缝结构应设计在相对叶高60%以上,且在压力面和吸力面相对叶宽80.6%和29.2%处;除湿缝角度选取45°,除湿缝宽度采用1.0mm;若不考虑空心静叶的强度问题,单段除湿缝的综合性能更优;当开缝面积相同时,双缝除湿缝的各项性能均更优;当开缝宽度相同时,单缝除湿缝的综合性能更优。

小容积流量下汽轮机末级叶片流场特性分析

借助商用计算流体动力学软件CFX,选择入口质量流量不变,改变出口背压的方式,对不同容积流量下某大型汽轮机低压缸末级进行了全三维黏性定常流动的数值研究,全面分析了低压缸末级的流动特性。结果表明:在背压10k Pa(相对容积流量k=0.52)下,末级动叶10%叶高截面受逆压梯度的作用,在吸力面近尾缘区域开始发生流动分离,并随着流量的进一步减小,逐渐发展形成回流涡。背压升高到15k Pa(k=0.36)时,负攻角首先导致末级动叶50%叶高截面前缘区域发生流动分离,随着流量的进一步减小,流动分离产生的涡逐渐增大;90%叶高处由于扭转角度较大,负攻角的作用一直不大,但是压力升高到25k Pa(k=0.23)时,开始受到静叶扩压和动叶离心力产生的叶顶涡的影响,流场比较混乱。从15k Pa(k=0.36)开始,由于静叶扩压和动叶离心力影响,动静叶叶顶出现漩涡,后随压力升高逐渐增大,同时由于动叶旋转离心力造成的径向压力梯度,叶根尾缘区域也出现漩涡,并随压力升高向流道前部发展。

600MW超临界机组汽轮机低压转子末级叶片损坏原因分析

介绍某发电厂发生的一起超临界机组低压转子末级叶片损坏事故,宏观检查发现是因为反向第6级蜂窝汽封跌落引起的。进一步开展材质分析、力学性能试验、金相试验,并对蜂窝汽封的加工工艺综合分析,得出如下结论:钎焊工艺影响了汽封体的原始热处理状态,使汽封体的综合机械性能下降,而且汽封体结构不合理,加上运行蒸汽的冲击,导致汽封体跌落断裂,造成末级叶片损坏。分析结论对汽轮机的检修、改造具有指导意义。

1500r/min核电汽轮机71英寸末级叶片的研发

简要介绍了哈汽公司1500r/min核电汽轮机71英寸末级叶片在气动、结构和频率特性等方面的设计思路,特别介绍了遵循叶片模化设计相似准则由1500r/min71英寸叶片模化设计的3000 r/min35.5英寸叶片的运行业绩,由此证明了1500r/min71英寸叶片的安全可靠性。