补汽对透平级气动性能和静叶汽封转子动力特性影响的数值模拟

为了研究补汽对汽轮机通流部分气动性能和转子动力特性的影响,首先采用数值求解三维RANS方程和k-ε湍流模型的方法,研究了无补汽和2种补汽工况下补汽对透平级气动性能的影响。在此基础上,以不同补汽工况获得的透平级静叶汽封的进出口气动参数为边界条件,采用多频椭圆涡动模型和动网格技术计算了静叶汽封的非定常气流激振转子动力特性系数。研究结果表明:补汽射流冲击下游静叶栅的叶根区域会造成旋涡流动,导致下游静叶栅的进口气动参数沿周向出现不均匀分布,透平级的气动性能随着补汽量的增加而下降;补汽射流改变了的下游静叶汽封的气动参数,使得预旋比由0.02逐渐增大为0.06、0.16,进而导致汽封的转子动力特性发生改变。该结果可为补汽对机组气动性能和转子动力特性影响的研究提供参考。

主蒸汽管道系统汽锤响应分析方法研究

介绍了汽锤形成的机理及汽锤力计算的理论依据,在详细阐述汽锤动态响应分析方法和步骤的基础上,对国内某核电机组主蒸汽管道系统进行了分析和结构优化,最终验证了该套主蒸汽管道系统汽锤响应分析方法的可行性,表明此方法可用于对主蒸汽管道系统进行汽锤响应分析。

600MW超临界机组高中压转子弯曲的动平衡修复

某600MW超临界机组高中压转子由于弯曲变形无法正常运行,根据汽轮发电机组转子不平衡产生的机理,分析计算了该转子由于弯曲变形而导致的理论不平衡量,并采用动平衡加载平衡块进行修复。通过采用此方法不但成功解决了此转子的弯曲问题,而且为以后处理类似问题积累了宝贵的经验。

大型焊接转子动力学性能分析方法研究

提出了用于获得焊接转子等效抗弯、抗扭刚度的扩展角度法,并通过采用传递矩阵法和有限元法对某焊接转子动力学性能进行分析和比较,验证了此方法的正确性。在工程设计中,可采用扩展角度和有限元相结合的方法对焊接转子动力学性能进行分析。

紧凑型超临界CO_(2)机组转子设计与动力学分析

当前世界能源格局正在进行巨大的改变。随着风电、光伏等间歇性、不可调度的可再生能源发电占比不断提升,电网对包括煤电、光热等在内的热-功(电)转换系统提出了更多的灵活性、低碳清洁的要求。超临界二氧化碳(S-CO_(2))热功转换系统具有效率高、系统紧凑以及灵活性好等潜在优点,这些正好与未来能源系统的发展需求有着极高的匹配度。所述小功率紧凑型S-CO_(2)透平压缩机同轴一体机高速转子的设计综合考虑了叶轮气动设计、轴承特性、转子动力学、推力、密封等诸多因素,而这些因素受限于目前工业生产制造水平,往往相互制约,在设计中进行了反复迭代,以得到最优解。转子动力学分析为此类高速转子设计考核的关键。进行了不同建模方法(集中载荷法和分段模型法)以及加载密封参数的研究,得到其对转子动力学关键特性参数的影响。研究成果可为后续的试验以及新产品设计考核提供重要参考。

高速动平衡机摆架模态分析及结构优化

某设计最高转速8000 r/min的20 t动平衡摆架,在转速5000~6000 r/min下进行试验时,发生明显的振动增大现象,严重影响转子动平衡测试数据的准确性。为分析此问题,在对摆架进行有限元分析的同时,采用锤击法对其进行模态测试,结果表明,摆架在5000~6000 r/min左右存在模态,致使在该转速区进行动平衡试验时发生共振。采用有限元方法优化摆架结构,将摆架模态频率提高至159 Hz(9500 r/min)以上,之后重新进行模态测试,结果和计算值基本吻合。实际转子的动平衡试验验证了摆架在5000~6000 r/min下的振动问题得到了顺利解决。此方法具有较好的工程实际价值,能为类似问题的动力学特性问题处理提供分析方法和改进建议。

600MW超临界机组再热主汽门活动性分析及优化

300MW、600MW机组在启动时再热主汽门存在开启困难及阀门活动试验实施困难的问题。通过对再热主汽门开启力的计算分析,认为再热主汽门平衡管的尺寸对再热主汽阀门开启力的影响较大。为此,对再热主汽门平衡管提出了优化方案,并在某电厂的600MW机组上实施了改造。再热主汽门开启困难及阀门活动试验实施困难的问题得到了解决,改造效果良好。研究成果可为同类型机组再热主汽门的活动性分析提供参考。

旋转动密封非定常气流激振转子动力特性研究

基于多频椭圆涡动模型和动网格技术,通过数值求解三维非定常Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程和κ-ε紊流模型的方法,研究了进口预旋和涡动频率对旋转动密封转子动力特性的影响。研究表明:旋转动密封在x和y方向具有相同的直接激振力系数(K_(xx)≈K_(yy),C_(xx)≈C_(yy))和大小相等、符号相反的交叉激振力系数(K_(xy)≈-K_(yx),C_(xy)≈-C_(yx));旋转动密封具有正的、频率无关的直接刚度系数,其值随进口预旋的增大而增大。进口预旋对密封交叉刚度的大小和符号均具有显著影响;直接阻尼系数在低频区为负值,且随涡动频率的增大而增大,在90 Hz附近变为正值;在整个涡动频率范围内,旋转动密封的有效阻尼均为负值,不利于转子系统的稳定,其产生的流体激振力可能诱发转子系统失稳。进口预旋虽在一定程度上减小了正的交叉刚度,但同时增大了负的直接阻尼,最终使密封有效阻尼减小;较大的进口预旋增大了转子系统失稳的风险。