1+1/2对转涡轮可调高压导叶流场及损失的数值研究

调节高压导叶开度可以有效控制1+1/2对转涡轮流量,同时导叶的调节也伴随着一些附加损失的产生,为了使采用可调导叶获得的效益不被涡轮效率的下降抵消过多,有必要对可调导叶的流场及间隙流动进行详细的分析。通过数值研究表明,当采用可调导叶端部加入间隙后,在上下两端壁附近会出现高损失区。间隙泄漏流除了进口端壁的来流之外,还有一部分来自于叶片压力面的附面层,使得压力面出现明显的展向二次流。泄漏流的流量越大越容易形成泄漏涡,压力面和吸力面之间的压差是泄漏涡形成的主要动力。

1+1/2对转涡轮全环非定常数值模拟

采用三维数值模拟方法对1+1/2对转涡轮进行了全环非定常计算,对比了定常结果与非定常时均结果的总体参数。在非定常流动中,分析了激波、尾迹、位势作用及泄漏流等因素对叶片表面负荷分布和局部区域流场的影响。结果表明:非定常效应对高压导叶流场影响很小;在激波、尾迹、位势作用等的共同影响下,高压动叶内流动呈现出较强的非定常性,二次流动增强;低压动叶方面,虽然与上游叶排轴向间距较大,但其流动非定常性依然显著,且受影响范围更广。

620℃汽轮机X13CrMoCoVNbNB9-2-1钢转子轴颈堆焊层性能分析

轴颈堆焊技术是制造620℃超超临界汽轮机的重要技术之一。采用埋弧焊方法在X13CrMoCoVNbNB9-2-1转子钢圆环试验件上堆焊1Cr-0.5Mo材料,进行去应力热处理;测定了距熔合线不同距离处堆焊层的化学成分,测试了拉伸、硬度、冲击、弯曲等性能,分析了焊接接头的金相组织。试验结果表明,随着距熔合线距离的增加,堆焊层中Cr元素的含量呈指数规律降低,在第四层降到1.5%左右;堆焊层的强度和硬度随着距熔合线距离的增加而下降,冲击吸收功则显著提高。焊接接头弯曲性能优良,焊接接头中各区域微观组织正常,具有良好的综合力学性能。本项技术可以应用于620℃汽轮机X13CrMoCoVNbNB9-2-1钢转子的轴颈堆焊。

AP1000依托项目的汽轮机保护系统

本文评述了AP1000依托项目核电汽轮机保护系统的保护设置、功能实现、在线试验及可靠性设计，总结了各个保护回路的信号处理、工作原理及主要特点。

2种SOFC-MGT底层循环系统性能对比分析

设计一种新型固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机底层联合循环发电系统结构(SOFC-MGT底层联合循环2),基于Matlab/Simulink软件建立了SOFC-MGT底层联合循环2的仿真模型,并与传统的SOFC-MGT底层联合循环1的系统性能进行对比分析。结果表明,SOFC-MGT底层联合循环2的电堆输出功率要低于底层联合循环1,最大可低于3.8%,SOFC-MGT底层联合循环2的系统发电效率要高于底层联合循环1,最大可高于19.1%。

可调高压导叶对1+1/2对转涡轮性能影响的数值研究

对1+1/2对转涡轮高压导叶转动不同角度后不同落压比时的涡轮性能进行了数值计算和分析,获得了不同导叶开度和不同落压比对涡轮性能影响的关系曲线.结果表明,高压导叶转角的变化可以有效地调节1+1/2对转涡轮的流量;当导叶打开时,随着落压比的变化涡轮效率存在一个峰值,当导叶关闭时,涡轮效率随落压比的减小持续降低,并且降低的幅度更加明显;当涡轮压比较低时,导叶开大时的涡轮效率略高于导叶未动时的效率,并且随着落压比的进一步降低,差异更加明显,这与文献中常规涡轮导叶调整后涡轮效率均会降低明显不同;在保证效率和功量的前提下,高压导叶开大对于1+1/2对转涡轮高低压级出功比保持在合理范围内是有利的.

基于双谱分析的大型汽轮机振动故障特性提取

汽轮机轴系振动通常以与转速同步的频率(基频)及其谐波成分为主,具有典型的亚高斯信号特征,多数轴系故障均表现为某些谐波成分的变化,并且谐波间存在一定程度的非线性耦合作用,使得基于二阶统计量的功率谱分析技术在故障原因分析和特征提取方面受到限制。该文针对大型汽轮机组在实际运行中出现的某种具有半频特征的不稳定振动现象,将高阶谱应用于实测轴系振动信号分析,通过对比分析稳定状态和不稳定状态下振动信号的双谱和1(1/2)分数维谱,确定引起不稳定振动的半频成分的非线性谐波耦合特性。在此基础上,提出采用双谱的边际谱以及1(1/2)分数维谱中对应成分作为特征值,对不稳定振动现象的变化趋势进行监测。分析结果表明,这种特征提取方法可以更加明显地表现异常振动的变化,具有故障反映灵敏度高的特点,并可以有效抑制测量振动信号中的高斯噪声,可以为自动故障诊断提供更有效的特征参数。

汽轮机再热后级内颗粒冲蚀特性

汽轮机再热后级内叶片受到固体颗粒冲蚀,严重影响着汽轮机的安全经济运行。以某超临界汽轮机再热后第1+1/2级(第一级与相邻级的喷嘴)扭叶片为研究对象,通过拉格朗日法模拟不同粒径颗粒三维运动轨迹,并采用Finnie冲蚀模型,研究不同动静轴向间隙及不同负荷下颗粒对叶片的冲蚀特性。结果表明,由于动叶高速旋转,颗粒撞击到动叶时会获得与主流方向相反的速度,进而又反弹回静叶。较大粒径颗粒在动静叶片轴向间隙内"反复反弹"是造成再热后级内冲蚀的主要原因。适当增大动静轴向间隙可以有效地减少反弹回静叶的颗粒数量。当动静轴向间隙为5 mm时,反弹回静叶的颗粒为10%,轴向间隙增大为8 mm时,没有颗粒反弹回静叶。当机组负荷降低时,固体颗粒撞击叶片后的反弹角增大、反弹回静叶的数量增多,颗粒在动叶和下级静叶轴向间隙内反弹后,只有极少颗粒能够流出下级静叶。

典型“二拖一”联合循环机组并汽三维数值模拟

对典型"二拖一"联合循环机组主蒸汽并汽管道内的流动进行了三维数值模拟,得出了不同并汽方案管道内的速度分布、流动掺混情况和阻力系数,通过对比分析不同方案的研究结果,从减少阻力损失的角度提出了并汽管道结构优化的方向,并给出了每种方案的阻力系数值,计算结果为联合循环电厂"二拖一"机组并汽方案的设计提供了数据参考。

风机叶片覆冰机理与预测分析

高原和寒冷地区风能资源十分丰富,风机在此地区运行时叶片表面极易出现覆冰现象。针对寒区风机叶片覆冰问题,本文首先明确覆冰机理以及主要的影响参数;基于数值模拟分析在冻雨条件下,环境因素和叶片几何参数对叶片覆冰的影响。结果表明,当温度不变,风速从2 m/s增加到4 m/s时,叶片表面的最大覆冰厚度增幅高达117%;当风速从4 m/s到10 m/s时,最大冰厚增幅逐渐减小到0.9%,覆冰质量随着风速的增加呈线性增长。当风速不变,温度从-1℃降到-2℃时,叶片表面的覆冰质量和最大冰厚分别增加71%和24%;当温度从-2℃到-5℃时,覆冰质量和最大冰厚增幅减小到1.7%和0.9%。当温度和风速在某一固定值时,覆冰质量和最大厚度随着叶片相对厚度和攻角的增加而增大。

Aerodynamic design of three-stage vaneless counter-rotating turbine

An aerodynamic design criterion was discussed for the 1+3/2 counter-rotating turbine by analyzing the velocity triangles.There are 8 key aerodynamic parameters in the criterion,based on the consideration of aerodynamic efficiency and some strength requirements.Then,an aerodynamic design for the 1+3/2 counter-rotating turbine was made according to the criterion,and a three-dimensional simulation was conducted for it.Finally,the conclusions were obtained.The criterion containing 8 key aerodynamic parameters is verified rationally and the efficiency of the turbine reaches 91%.The aerodynamic characteristics of 1+3/2 counter-rotating turbine are mainly decided by the load coefficient,and due to an optimal power distribution coefficient of the low pressure turbine,the efficiency of the low pressure turbine can be best.

全尺寸对转涡轮若干关键试验技术的应用验证

双转子涡轮试验具有极高的试验风险,而大型全尺寸1+1/2对转涡轮试验在国内更是首次开展。为保证试验安全实施,在查阅国内相关涡轮试验文献和对设备现状评估的基础上,对对转涡轮关键试验技术展开了研究。研发了集成控制、数据采集和安全控制功能的多任务并行测控系统,实现了对两个转子系统的联合控制;建立了"高压优先调节、低压独立控制、高低匹配联调"的对转涡轮匹配联调方法,制定了切实可行的试验安全保障方案;为详细了解高低压级间流场,布置了级间测量系统。试验证明:多任务系统运行良好,低压水力测功器稳速精度提高4倍,试验件轴向力控制方法有效,试验时间缩短50%以上,为我国高性能双转子涡轮设计技术的发展奠定了基础。

二拖一燃气—蒸汽联合循环发电供热机组设计特点

本文依托大量二拖一燃气—蒸汽联合循环发电供热机组的工程设计实例,对二拖一燃气机组的系统配置和特点进行分析和总结。

F级二拖一联合循环抽凝背汽轮机的开发

阐述了我国首台自主研发的抽凝背汽轮机的研制、开发过程,通过对其结构特点进行描述,分析该汽轮机的独特性和先进性所在。该机组的投运是对联合循环乃至今后燃煤电厂实现供热最大化的有力支持。

考虑冷气的某对转涡轮设计简述与流场分析

为进一步缩减涡轮轴向尺寸,提升航空发动机推重比,在考虑冷气的影响下,将某型高负荷1+1对转涡轮改型为1+1/2对转涡轮,并对其内部流场加以分析。研究结果表明,与原型涡轮相比,改型设计在叶片数大幅减少的前提下,效率略有提高且保证了原有的做功量基本不变。此外,对于此类涡轮设计,需考虑大冷气量下通流设计及叶片匹配、高出口马赫数叶型尾缘激波控制、高来流马赫数叶型设计以及高负荷涡轮叶片通道中通道涡对冷却效果的影响等问题。