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。

湿蒸汽条件下空心静叶缝隙抽吸性能的试验研究

为获得湿蒸汽流动条件下空心静叶缝隙除湿结构的设计依据,利用湿蒸汽试验平台、在与实际空心静叶工作湿度一致的条件下,对8组不同缝隙位置、形状和宽度的空心静叶进行了缝隙抽吸水膜性能的试验研究。结果表明:缝隙抽吸水膜的特性受到气流马赫数和抽吸差压的综合作用,当抽吸差压增大到一定程度时,缝隙尖角处发生水膜汽化是导致抽吸性能下降的重要因素;吸力面缝隙位置从0.24倍叶宽变化到0.42倍叶宽时,缝隙抽吸的水量持续增加;与平直缝隙相比,带台阶过渡的缝隙抽吸性能未提高,反而在马赫数大于0.7时出现显著下降,原因是引起水膜汽化的尖角数目增加;带圆角过渡的缝隙能有效消除水膜汽化,提高缝隙抽吸水膜的性能;0.35mm宽度的缝隙易于使水膜跨过缝隙,2mm宽度的缝隙不能形成有效的抽吸差压,且均导致缝隙抽吸性能降低;0.7mm和1mm宽度的缝隙均具有良好的抽吸性能,1mm宽度的缝隙受水膜汽化的影响更小。

汽轮机静叶表面水膜缝隙抽吸的试验研究

在气液两相流试验装置上，对汽轮机空心静叶表面水膜缝隙抽吸进行了试验研究，并结合两相流动数值方法对水滴沉积的径向分布进行了探讨。试验条件为：叶栅进口空气湿度为7％，水滴直径分布在1．5～201μm之间，抽吸缝隙宽度为1mm，缝隙角度为45°。研究结果表明：吸力面上的抽吸缝在相对弧长约为0．5处具有最大的抽水效率，而压力面的抽吸缝隙越靠近尾缘处抽水效率越高，且压力面的缝隙抽水性能比吸力面的好，增加气流速度会引起抽水效率降低，增大缝隙抽吸压差可以提高抽水效率。另外，抽水效率沿着叶高方向是增加的。

汽轮机空心静叶吹扫性能的试验研究和数值计算

在气-液两相流试验装置上研究了汽轮机空心静叶缝隙热气吹扫对二次水滴尺寸的影响,并结合数值方法分析了热气吹扫对叶栅气动性能的影响.试验结果表明:热气流吹扫使二次水滴的尺寸显著减小,尾缘处的缝隙吹扫对减小二次水滴的尺寸最明显,而压力面对二次水滴尺寸的影响最小,并且提高吹扫压比有助于提高吹扫效果.数值分析表明:压力面和吸力面吹扫缝隙后出现严重的流动分离;扩压区增大,使压力损失增大;尾缘吹扫需对叶片尾缘加厚,但这却导致了严重的尾迹损失;热气吹扫造成叶栅效率降低高达4%.

630MW机组低压末级长叶片水蚀分析及预防

大型汽轮机低压缸末几级普遍选用自带冠长叶片,可显著提高汽轮机的性能。随着机组在低负荷工况下运行时间增加,可能出现严重水蚀现象,致使叶冠受损或脱落,威胁机组安全。针对某厂2台630 MW汽轮机组低压缸末级动叶和导流环水蚀故障现象,分析诱发原因,采取对末级动叶进行超音速热喷涂、更换空心静叶、降低8A和8B低压加热器的疏水孔位置、提高低压排汽导流环的强度等综合措施,大幅提高了低压缸的抗水蚀能力。对大型汽轮机组低压缸水蚀进行监测、及时采取综合性的预防措施,可提高机组低压缸的可靠性。

汽轮机空心静叶与内腔支撑板的塞焊工艺及其力学性能研究

研究了一种用于汽轮机不锈钢(X2Cr Ni12)空心静叶本体(4 mm)与叶片内腔支撑板(2 mm)连接的塞焊工艺及其力学性能。结果表明,塞焊后的焊接接头熔深达1.0~1.8 mm,其母材硬度为169~207 HV1,焊缝与热影响区域的硬度为182~335 HV1。塞焊焊缝的拉伸剥离力随着塞孔底部直径的增大而增加,塞焊焊缝拉伸剥离强度约为269MPa。剥离后的试样断口为典型的解理断口,为脆性断裂,断口失效位置处于焊缝的热影响区,从河流花样的走向可以推断,其断裂起始位置位于焊缝边缘附近,并向塞焊焊缝中间扩展。