CAD技术在汽轮机叶片设计与加工中的研究与应用

本文深入研究了计算机辅助设计(CAD)技术在汽轮机叶片设计与加工中的应用。通过CAD技术,成功建立了汽轮机叶片的三维模型,并基于模型进行了风洞试验以优化设计。利用计算机数控(CNC)技术,对优化后的设计进行精确加工,显著提升了叶片制作的精度和效率。实验结果表明,采用CAD技术进行叶片设计和加工,不仅极大提高了制作效率,同时所制叶片在机械性能和流动特性上也显著优于传统方法,为汽轮机叶片制造领域带来了技术革新和性能提升。此外,CAD技术还可以通过建模模拟叶片在各种工况下的性能,为叶片的优化设计提供了有力支持。因此,CAD技术在汽轮机叶片设计与加工中具有巨大的应用潜力和实际价值。

光滑环形液体密封流态演变规律及静态稳定性研究

光滑环形密封静态刚度系数直接影响转子系统稳定性。为探究影响光滑环形液体密封的静态失稳机制及影响因素,应用计算流体力学方法建立光滑环形液体密封模型,研究密封在不同流动状态(层流、过渡流和湍流)、偏心率、进出口压力和转速下流动特性。结果表明:黏性效应是导致层流到过渡流状态下直接静态刚度先减后增主要原因;在过渡流和湍流中,黏性和惯性效应会使高偏心率下密封产生的气流力和刚度系数均为负值;随雷诺数增加,密封静态稳定性降低。

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。

150MW等级双超汽轮机高压缸前轴封结构优化

150MW等级双超机组为超高温进汽方式,高压缸前轴封漏汽温度较高,若轴封结构设计不当,会导致轴封蒸汽外漏、轴承油中带水、端部汽缸变形、汽封动静碰磨或转子弯曲等安全事故,而且较大的高品质蒸汽泄漏也会影响机组的经济性。通过优化高压缸前轴封结构,对数十种漏汽组合模型进行了计算分析,推荐合理运行方式,解决了端汽封漏汽温度高带来的影响,达到了预期效果,提高了经济性,在同类机组中具有较高的应用推广价值。

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。

拉筋对叶片气动性能影响分析

在汽轮机低压长叶片结构设计过程中,通常采用阻尼拉筋结构来改善叶片的强度和振动特性。拉筋的存在会阻碍叶栅通道内的流体流动,使流场分布变得更为复杂,并造成气动性能的损失和通流效率的降低。文章将以工业汽轮机低压末级长叶片为模型,对其采用圆形拉筋连接结构和无拉筋时的气动特性进行分析,以研究圆形拉筋对叶片气动性能的影响幅度。

低压缸切缸机组回热系统探讨

低压缸实施切缸改造后,与低压缸相连的低压加热器切除,回热系统低压加热器部分仅仅保留一级或者全部切除,除氧器入口水温较正常运行工况低很多,除氧器出现超负荷状态,这不仅影响除氧效果,还会发生除氧器振动等危害机组安全的问题。通过对中排带低加和中排带除氧器两种典型的350MW等级机型进行切缸后回热系统的对比分析,提出了优化措施,有效解决了切缸机组回热系统的缺陷,提高了除氧器的入口水温,满足除氧效果,提高了机组安全性.

数值仿真在MSR系统蒸汽调节阀研制中的应用

MSR系统蒸汽调节阀长期处于高温、高压、变工况的恶劣工况下,极易出现内件冲蚀、振动及噪音。为了指导汽水分离系统蒸汽调节阀的研发工作,采用CFD作为辅助手段对阀体和套筒型面结构不同的两套设计方案分别进行了流场仿真计算,分析流场的流线分布,判断其流通能力、流量特性及斜率偏差是否满足设计输入要求。并借助流量特性试验对仿真和试验结果进行了对比,结果表明,仿真误差在允许范围内,仿真结果可信。方案二阀门的流通能力、流量特性、斜率偏差均能满足设计输入要求,且能同时满足设计输入中3个运行工况下的调节需求。

蜂窝密封加工工艺在汽轮机上的应用研究

某石油化工企业催化装置的汽轮机出现了轴封泄漏的情况,原设计方案为梳齿迷宫密封结构,属于较落后的密封技术。为了解决相关问题,拟定采用蜂窝密封对原轴封方式进行改造。研究过程分析了密封机理,以降低泄漏率为判断依据,运用数值模拟的方式确定了最佳的格芯尺寸、蜂窝深度、膜片厚度以及环带宽度,对比了转速和密封间距对密封性能的影响,进而确定了最佳的结构设计方案。在加工工艺方面,以GH3039高温合金制作蜂窝,通过真空钎焊的方式完成焊接。经实测,该密封装置在24个月内未出现泄漏,同时降低了转子的振动效应。

基于电网模型的汽轮机调速系统模型参数辨识方法

针对PSD-BPA、PSASP等电力系统仿真软件对汽轮机调速系统模型参数难以实现自动辨识,而采用手动校核工作量大的问题,文章基于MATLAB仿真平台,在单机无穷大系统模型的基础上,建立了考虑电网设备的汽轮机调速系统参数辨识模型,并采用非线性最小二乘算法对模型参数进行辨识。仿真实例表明,MATLAB辨识获得的参数在BPA软件中仿真获得相同效果,证明了文章提出的仿真模型与BPA仿真模型等效,采用文章提出的方法能大大减轻BPA手动校核参数的工作,提高模型参数的有效性和调速系统建模工作的效率。

某40 MW汽轮机组末级长扭叶片枞树型叶根设计

介绍了某40 MW汽轮机组末级长扭叶片的两种枞树型叶根结构,比较了两种叶根结构采用传统算法时的应力情况,评估了枞树型叶根优化的可行性,并建立了长扭叶片的有限元分析模型。通过对长扭叶片与轮槽进行有限元计算,分析了汽轮机末级长扭叶片枞树型叶根过渡段轴向长度及轮缘处叶根轴向斜角在不同取值时叶根的最大等效应力,确定了枞树型叶根的几何参数,同时为保证叶片和机组的安全可靠性,建立了长扭叶片的模态分析模型,分别计算了叶片在4 900 r/min和5 000 r/min时的前3阶的固有频率,确定其动频振动特性,避免共振的发生,最终达到了优化汽轮机组末级长扭叶片枞树型叶根结构的目的。同时建立的长扭叶片有限元分析模型为今后同类叶片设计问题提供了理论支持和解决方案。

某汽轮机蒸汽管道设计及应力分析

从管道应力设计的角度,对某凝汽式汽轮机侧进蒸汽管道进行设计,利用CAESARⅡ软件对设计的侧进蒸汽管道及厂家配套的顶排蒸汽管道进行应力计算与分析,计算结果满足厂家规定的机组容许最大力和力矩要求。总结了汽轮机蒸汽管道柔性设计的一般性方法,为凝汽式汽轮机的侧进顶排式蒸汽管道设计提供了参考。

基于梯度提升决策树的火电厂汽轮机故障检测研究

为解决火电厂汽轮机组故障检测精度较低的问题,引入梯度提升决策树方法,研究火电厂汽轮机故障检测方法。选择等效热降分析理论建立火电厂汽轮机数学模型,归一化处理汽轮机输出参数。通过梯度提升决策树对输出参数进行回归拟合处理,从而得出火电厂汽轮机故障检测结果。实验结果表明,该方法在跟踪不同指标的过程中能够实现火电厂汽轮机故障精准判断,故障检测精度高。

火电厂汽机润滑油系统故障诊断与处理技术研究

文章深入研究火电厂汽机润滑油系统的故障诊断与处理技术,涵盖油质不良、油温异常、油压波动和设备磨损等常见故障。针对火电厂汽机润滑油系统故障诊断与处理技术进行分析,为提高系统运行效率、降低维护成本提供切实可行的故障管理技术。

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。

抽汽式汽轮机热电解耦控制研究

从汽轮机热电耦合关系入手,分析热电解耦控制原理,建立抽汽机组的数学模型,通过实际计算验证控制方法,并在控制平台搭建解耦控制逻辑组态,得出解耦控制的实现方法,为热电解耦实际工程应用提供参考和支持。

汽轮机部件制造中焊接工艺优化及其对焊缝强度的影响研究

汽轮机零件的焊接方法乃至其良好运作的安全,举足轻重。为追求焊接品质与力量,汽轮机零件焊接方式遭到激烈探求。涉猎焊接与焊缝之实力的奥秘,实验室模拟与实地检验相结合,考量材质、焊接的细节,与焊接技巧的改良尝试。发现策略在于:准确调校电压、电流与焊接之速度,挑选适切的焊料,以及预热后的冷却步伐,皆可显著提升焊缝的拉伸强度,以及其对疲劳的抗力。优化后的焊接工艺显著提高了焊接接头的微观组织和力学性能,使焊缝强度得到了显著增强。此外,通过焊接工艺的优化,还能够改善焊接接头的形貌,减少焊后变形和焊接缺陷,为提高汽轮机部件的使用性能和使用寿命提供了有力的技术支撑。这些研究结果不仅可以为汽轮机部件的焊接生产带来实际的技术指导,更对焊接理论研究具有一定的推进作用。

某新能源货车货厢轻量化设计

新能源车减重100kg,续航里程将提升10%~11%,同时降低20%的电池成本和日常损耗成本,因此对于汽车的减重设计显得尤为重要。文章以新能源厢式货车货厢为研究对象,利用CATIA进行货厢模型设计,并将所建数模进行计算机辅助工程(CAE)分析,得出强度和模态等性能。从减少货厢顶盖骨加强筋和改变材料的角度来进行优化,通过ANSYS分析得出材料优化方案的减重比率为36%,结构优化方案的减重比率为11%,结构表明最优轻量化方案为材料轻量化方案。

红套汽轮机转动部件应力及换热特性有限元分析

目前红套汽轮机转子广泛应用于国内核电机组,将叶轮加热并套装在主轴,相对于焊接转子,其避免了焊接过程中产生的缺陷。但核电机组频繁的启停将导致红套转子处于低周疲劳状态,在叶身及叶根处产生应力集中现象。为了预防红套转子应力开裂,同时提高红套转子换热效率,保障机组安全运行。本文利用UG软件建立红套转子模型及换热模型,采用ANSYS对上述模型进行有限元分析,得出转子最优换热参数及转子应力敏感部位,通过本研究期望为相关工作者提供有用的参考。

350 MW汽轮发电机推力轴承温度测点布线方式优化

推力轴承瓦块温度的监视是推力轴承运行状态的一个重要参数,推力瓦块温度如果超过设计温度,将导致浇筑在母体上的巴氏合金(简称乌金)磨损烧坏,使转子发生不允许的轴向位移,使汽轮机通流部分发生碰撞、磨损而造成事故,因此对推力瓦温度进行长周期稳定测量、监视是十分必要的。甘肃某热电厂推力瓦温度传输导线破损,造成温度无法正常监视,对推力轴承温度布线方式进行优化,在不对原有设备进行改动的情况下,解决了推力轴承瓦块温度不能长期有效测量的难题,不仅提高了设备运行的安全性,而且缩短了设备检修周期,降低了设备维修成本,可为同类型汽轮发电机组推力轴承出现线束破损的情况提供参考。