Forced Compressed Air Cooling System for a 300 MW Steam Turbine in Waigaoqiao Power Plant

The 300 MW steam turbine installed in Waigaoqiao Power Plant with combined HPIP cylinders of double casing structure is a product of the Shanghai Turbine Works utilizing licensed technology. It has a large heat storage capacity and good thermal insulation, so the metal temperature of first stage of HP cylinder (FSMTI) may reach 400-450℃ after shut down and it takes 7-8 days to cool to 150℃ by natural cooling, Now with a forced cooling system the cooling time may be reduced to 40 hours, so that the turbine may be opened for repair work in about 5-6 days. The cooling system for #2 unit and test procedure are briefly described below.

非线性动态特性系数对汽轮机转子-轴承-密封系统运动特性的影响

为准确地反应汽流激振下汽轮机转子-轴承-密封系统的运动特性,推导了包含非线性动态特性(非线性刚度、阻尼)的转子运动微分方程,将数值模拟获得的非线性汽流激振力拟合成方程耦合到运动方程中,采用龙格-库塔法求解对应的运动方程,基于试验对比验证了考察非线性因素的必要性与运动微分方程的准确性。在此基础上,分析汽流激振力作用下不同非线性动态特性系数对转子运动特性与稳定性的影响。结果表明:系统中的非线性动态特性会改变转子不同类型的混沌运动区域与位移,使1/2、1/3、2/3工频的出现范围及幅值改变,密频现象增加;耦合热、动载荷后高负荷区域转子位移减小。对比Lyapunov指数,考虑非线性动态特性后其均值有所上升;合理的非线性刚度能够改善系统的稳定性,高非线性阻尼值能提高系统稳定性;耦合热、动载荷后的系统高负荷运行时更稳定。

超超临界二次再热机组猫爪上翘的原因分析及建议

通过汽缸受力和稳定性分析对汽缸猫爪上翘的现象进行研究和探讨,同时结合汽缸受力和稳定性分析,提出通过设计过程中使用外接管道的力和力矩来增强缸体的稳定性、减少管道支吊架理论计算和实现型式的偏差、减少安装过程中的安装偏差同时建议对冷态支吊架进行全面施工检查、汽机接口处弹簧型式的选取注意事项、结合转子旋转调整汽轮机布置方向等建议。

超超临界汽轮机密封非线性汽流激振力影响的转子运动特性

密封汽流激振作用常诱导转子非线性运动失稳。建立某1 000 MW汽轮机高压缸隔板密封模型,通过动网格技术和多频涡动模型得到非线性密封汽流激振力拟合模型。基于转子动力学建立包含非线性油膜力的转子-轴承-密封系统运动耦合模型,分析非线性密封汽流激振力对系统运动特性的影响。研究表明:非线性密封激振力的拟合模型具有较好的计算精度,且更贴近实际情况;汽轮机在冲转升速过程中,以转子的不平衡响应以及非线性油膜力诱发系统失稳为主。对于不同压比工况,额定转速运行后,当负荷一定时,压比越大,汽流激振现象越明显。随着负荷升高,汽流激振的影响显著增强,也加剧了压比对汽流激振的影响程度,使得密封汽流激振的影响增加,导致系统严重失稳。

不同支撑方案下汽轮给水泵组的轴系振动特性

以某型汽轮给水泵组轴系为研究对象,提出轴承对外传递力的计算方法。对比分析不同轴承支撑方案下轴系的振动特性及轴承对外传递力的特性,进行机组轴系支撑方案论证研究。结果表明:在汽轮机单侧和双侧支撑方案下,机组轴系均可在额定工况转速范围内安全可靠地运行;在额定转速下,采用单侧支撑方案的机组,其各轴承外传力大于采用双侧支撑方案的机组,但在3000r/min以下的低速工况时,2种方案下的机组轴承外传力基本一致,且单侧支撑下中间轴承的外传力更小。该结论对于该类型汽轮给水泵组的结构设计具有一定参考价值。

汽轮机调节级隔断尺寸对流动特性的影响研究

针对调节级喷嘴以半周方式布置的小型工业汽轮机,采用CFD方法研究了在100%负荷工况下喷嘴隔断周向尺寸对调节级流动和激励力的影响。在喷嘴周向间距a不变的情况下,通过改变隔断周向尺寸b,设计了4种方案,b/a分别为0.5、1.5、2.5和3.5。数值研究结果表明:隔断周向尺寸的增加会导致下游静叶70%弦长处静压升高,流道内气体出现强烈的膨胀和压缩现象,影响调节级效率。此外,隔断周向尺寸的变化会影响单个动叶的汽流激励力的主导频率,但对整圈动叶的汽流激励力主导频率没有影响,只影响动叶振幅。研究成果可为调节级隔断设计提供参考。

灵活焦化装置主风机组管道设计浅析

以某灵活焦化装置工程设计为例,简要介绍了主风机的作用和平面布置;强调了主风机及汽轮机管道设计的关键要求和依据;重点分析了主风机及汽轮机进出口管道特点,根据不同管道设计条件“因材施教”,通过增设金属波纹管膨胀节、优化管道走向、调整支吊架形式与位置等方式增加管道热补偿能力,确保机组管嘴受力满足要求,从管道设计的角度保证机组长周期安全、正常运转。

汽轮机出入口管线应力分析及配管优化

本文主要介绍了在硫磺回收装置中应用的透平鼓风机进出口蒸汽管线配管的优化方案。该优化方案除满足厂家对于管口的受力要求,同时也满足NEMA23的1.85倍校核要求,能够保证汽轮机的平稳运行。该配管方案具有简洁、管口应力小等优点,可作为类似机组的配管解决方案。

汽轮机配汽设计的优化

根据现有汽轮机运行中出现的实际问题,对调节级不平衡汽流力和轴承静、动特性进行了理论计算,发现了汽轮机配汽方式对瓦温、瓦振、轴心位置等的影响机理,阐明了汽轮机配汽方式对轴系安全性的影响,并提出了汽轮机配汽的综合优化设计方法。结合现场运行实践,进一步全面系统地分析了配汽优化对机组安全性和经济性等各方面的影响。

汽轮机调节级非定常流动的数值模拟及汽流激振力研究

针对汽轮机调节级的非定常效应产生汽流激振力的问题,基于ANSYS CFX软件,采用RNGk-ε湍流模型、双时间步法、滑移界面模型和结构化六面体网格对带有进汽室和加强筋的汽轮机调节级进行了全周三维非定常黏性流场的数值模拟.研究发现:调节级非定常时均轮周效率低于定常轮周效率;动叶在进出堵塞区域时存在较大的轴向汽流力和切向汽流力;低频汽流激振力的基频为50Hz;汽流压力和静熵在不同截面的周向分布差异较大,在向下游运动过程中逐渐趋于平均;堵塞区域的动叶通道掺混损失及鼓风损失较大,其将影响动叶的做功能力,进入堵塞区域时动叶吸力面首先受到影响.

600MW汽轮机叶轮偏心汽流激振力分析与模拟

以某发电厂超临界600 MW汽轮机转子为研究对象,根据蒸汽做功原理对动叶流道处的动偏心激振力进行了分析.在围带汽封处采用CFD软件模拟涡动转子泄漏蒸汽的三维黏性流场,确定了汽流激振力.计算结果表明:在不对称进汽工况下,转子将受到较大的静态汽流力;当采用对称进汽时,汽流激振力很小,有利于提高转子的稳定性;与额定工况比较,在阀门全开(VWO)工况下,径向激振力的增幅很大,而切向激振力和泄漏量的增幅却很小,表明大型汽轮机采取对称进汽方式可以提高转子运行的稳定性.

汽轮机间隙气流激振力分析

基于流体动力学 ,应用动量定理研究汽轮机直叶片、短扭叶片、长扭叶片以及汽轮机调节级由于间隙引起的气流激振力问题 ,综合考虑了叶片的各项设计参数并应用理论分析方法导出普遍适用的计算公式 ,解决了Alford公式中需人为选取效率系数的困难。数值实验的结果表明 ,所导出的计算公式是可靠的。

汽轮机强制冷却过程参数控制及优化

针对机组停机后强制冷却过程中汽轮机高压转子的热应力问题进行了三维轴对称有限单元计算 ,以此为基础分析了冷却空气温度和流量等控制参数对冷却过程的影响 ,从热应力角度出发提出了最优冷却曲线。文中阐述了汽轮机转子物理模型的选择。

汽轮机强制冷却过程空气温度的选择

以 600 MW 汽轮机高压转子为对象,以有限元法的手段,通过滑参数停机及其后的自然冷却过程的计算得出强制冷却初始温度场,在几种典型的空气温度分段曲线下计算出高压转子热应力,为强制冷却实验设计提供依据.介绍计算模型的选取、网格的划分及边界条件的确定.

汽轮机非线性间隙气流激振力作用下含裂纹转子的振动特性研究

建立了在汽轮机非线性间隙气流激振力作用下裂纹转子-轴承系统的动力学分析模型,并采用数值积分方法研究此类裂纹转子系统的分岔与混沌特性。利用Poincare截面和分岔图的变化分析汽轮机非线性间隙气流激振力和裂纹深度对系统振动响应特性的影响。分析结果表明:汽轮机非线性间隙气流激振力会使得系统的周期性运动状态提前,且混沌区域发生明显的减小;在浅裂纹时,汽轮机非线性间隙气流激振力对系统的响应起主导作用,且在超临界转速区域出现周期8运动;随着裂纹深度的增加,系统运动的混沌区域逐渐减小几乎消失,在超临界转速区域的逆周期运动演变为较长的周期3运动。研究结果可以作为含裂纹转子在汽轮机非线性间隙气流激振力作用下耦合故障发生的典型特征,也可作为此类耦合故障诊断的依据。

偏心对汽轮机隔板汽封泄漏流动特性的影响

当汽轮机转子存在偏心时,隔板汽封间隙内的汽流激振力将发生变化,影响汽轮机组的安全运行。采用计算流体动力学软件,分析转子偏心工况下,某300 MW汽轮机高压缸第二压力级隔板汽封内汽流激振力的变化规律。结果表明:密封的周向压力近似呈余弦规律分布;随着偏心距的增加,隔板汽封内周向压力差逐渐增大;汽封间隙不变时,正向力、切向力和合力皆随着偏心距的增加而增加;在不同汽封间隙下,当转子偏心距相同时,间隙越小汽流激振力就越大。

静叶尾迹流引起的气流激振力计算方法与激振力特性研究

在研究汽轮机叶片气流激振力的来源与性质的基础上,建立了静叶尾迹流产生的气流激振力计算模型,开发出了基于Matlab的气流激振力计算与分析软件,以探讨叶片气流激振力特性随叶栅结构参数的变化关系。对国产300MW汽轮机某级叶片的气流激振力进行了计算与分析,结果表明:叶栅的结构参数δ、z、B1、b1、t1对气流激振力特性有较大的影响。在汽轮机设计过程中,合理地选择上述结构参数,可以有效地控制气流激振力。

汽轮机末级叶片流固耦合数值模拟

从非定常流动和弹性叶片振动相耦合的角度来研究叶片的强迫响应,对于叶片的高周疲劳具有重要意义。利用商业程序CFX和ANSYS对某汽轮机末级进行了设计状态下的流固耦合计算,得到了一定阻尼水平下的通道内部流动图画和叶片振动的动应力。流场非定常计算结果与非耦合情况下进行了对比分析,结果表明,耦合振动及变形对叶片的时均负荷影响较小,但是对转静间的非定常相互作用存在显著影响。

汽轮机停机快速冷却技术的研究

汽轮机停机后用压缩空气强迫冷却是合理的冷却方式。本文用数值模拟的方法研究了冷却空气在内外缸间的流量分配及其温度控制规则等问题，对快冷系统设计有一定参考意义。关键词：

超超临界汽轮机调节级叶片的汽流激振力研究

采用CFD方法,以某典型超超临界机组为对象,研究了部分进汽条件下叶片所受的不平衡激振力,并进行了动应力分析;对不同进汽方式下的汽流激振力的频谱进行了研究,所做工作可以为汽轮机叶片设计提供理论依据。