汽轮机叶顶汽封泄漏流动的非定常数值研究

针对某带有叶顶汽封的300MW汽轮机高压第二压力级及其后相邻的静叶,采用三维非定常数值模拟的方法,研究了叶顶汽封间隙泄漏流的流场结构,叶顶汽封腔室内涡动的频谱特性以及叶顶泄漏流与主流掺混后的流场对下游静叶性能的影响。研究结果表明:叶顶汽封泄漏流动总体随时间呈现周期性波动,汽封间隙出、入口的波动最复杂、频率成分最多。叶顶汽封泄漏流的传播会在下级静叶通道内引起较大的流动损失,泄漏流体中存在径向速度分量,致使掺混后的低能流体逐渐向下级静叶的中叶展处发展,使下级静叶的流场结构发生了改变。

汽轮机高低齿叶顶汽封泄漏流动的数值分析

以带有高低齿叶顶汽封的汽轮机高压第一压力级为研究对象,研究叶顶间隙和汽封齿数对叶顶泄漏量、叶顶间隙内和动叶出口的三维流线以及动叶出口熵增分布的影响,采用数值模拟方法进行三维定常流动计算.结果表明:随着叶顶间隙增加,叶顶泄漏量增加、动叶出口流线偏移加重、熵增的影响区域变大和掺混损失增加.随着叶顶汽封齿数增加,叶顶泄漏量减少、动叶出口流线偏移减轻、熵增变小以及掺混损失降低.叶顶泄漏流引起的掺混损失主要集中于动叶出口顶部7%的区域.

汽轮机叶顶汽封泄漏涡对汽流激振力的影响

汽轮机叶顶间隙汽流激振力严重影响转子的稳定运行。采用SST k-ω模型,基于有限体积法对带有叶顶汽封的汽轮机高压缸第一压力级整周模型进行数值计算,着重分析了不同条件下叶顶汽封内泄漏涡的流动特性及其对汽流激振力的影响。结果表明:泄漏流在汽封出口腔室内部形成了腔室涡和回流涡,回流涡的旋转方向与腔室涡相反;随着间隙的变大,汽封内部腔室涡的涡线由完整的涡线变为扭曲的涡线;大间隙条件下,汽封内部腔室涡发生变化,上部小间隙处涡心向下游迁移、下部大间隙处涡心向上游迁移;涡心位置的变化使得叶顶围带受到的汽流激振力值增大76%,角度增大19.6%。

汽轮机叶顶汽封间隙泄漏涡动特性研究

采用三维非定常数值模拟的方法,研究叶顶汽封间隙泄漏涡的结构和涡动频谱特性,并分析汽封各腔室内涡核中心点的径向高度随间隙的变化规律。结果表明:汽轮机叶顶汽封腔室内存在腔室涡和围带壁面涡2种稳定耗散的涡;随着叶顶间隙高度的增加,围带壁面涡涡核的径向高度降低,而腔室涡涡核的径向高度升高;从汽封的入口到出口,腔室涡的涡动随流动变得剧烈,频率增加,波动的幅度变大;围带壁面涡的涡动会在不同腔室内交替变换,齿前的围带壁面涡产生的压力波动最为剧烈,是汽封腔室内最不稳定的一类涡动。

汽轮机叶顶汽封泄漏涡诱导下的压力脉动研究

以某汽轮机级为研究对象,采用三维非定常数值模拟的方法,研究了动叶顶部汽封泄漏涡的涡动特性和泄漏涡影响下汽封腔室内的压力脉动规律。结果表明:叶顶汽封腔室内存在周向螺旋状涡与壁角涡组成的多尺度涡系,涡系的位置和影响范围会随时间经历复杂的变化。叶顶汽封腔室内的压力脉动频率中兼具叶轮旋转的周期性频率和溃散为小尺度涡结构后的高频率。间隙内的多尺度涡结构和动静叶间交替变化的压力场在汽封间隙内的传播是引起汽封腔室内周向压力不均的主要原因。

叶顶汽封漏汽对汽轮机排汽缸气动性能的影响

利用CFD方法对某汽轮机的末级叶片、叶顶汽封和排汽缸进行了整圈耦合计算,考虑了筋板和撑管对流场的影响,较真实地对低压排汽缸进行了数值模拟,结果表明末级动叶片叶顶汽封漏汽对排汽缸气动性能有较大影响,为以后的排汽缸气动设计及优化工作提供了新思路。

330MW汽轮机叶顶汽封间隙优化及经济性分析

北方联合电力有限责任公司达拉特发电厂2号、4号、5号汽轮机组经多年运行后,汽轮机缸内漏汽损失大、汽缸效率下降、热耗率高。通过对间隙超标的高、中压缸叶顶汽封阻汽片进行更换,优化叶顶汽封设计间隙等工作,高、中压缸效率效率分别提高3%和2.3%,热耗率平均降低约80 kJ/kWh,机组经济性得到提高。

叶顶汽封径向和轴向间隙对汽轮机泄漏量及主轴位移的影响

通过对某化工厂汽轮机的叶顶汽封和主轴轴位移故障的分析,发现当漏气量增加到一定程度后会加快推力轴承的磨损,从而引起汽轮机轴位移逐渐增加,这表明汽封的损坏不仅引起泄漏增加还会导致主轴位移增加。采用FLUENT软件对叶顶汽封的流场进行数值模拟,研究汽轮机叶顶汽封的径向间隙和轴向间隙对汽轮机泄漏量及汽轮机主轴位移的影响,提出合理的工作间隙。研究发现:汽轮机叶顶汽封径向间隙是影响泄漏的重要因素,径向间隙增大将导致蒸汽泄漏量增大,汽轮机轴向推力增加,从而导致主轴位移增加;在总长度一定时,轴向间隙值对蒸汽泄漏量没有明显影响,但增加轴向间隙可以使进入汽封的蒸汽压力更加稳定。考虑到叶顶汽封的装配和热膨胀问题,对所研究的叶顶汽封提出了径向间隙为0.65 mm,轴向间隙为3.5 mm的修复方案,通过实践证明该方案现场修复是成功的。

汽轮机叶顶汽封间隙超标对机组经济性的影响

汽轮机叶顶汽封间隙变化影响叶顶漏汽量,降低机组的经济性。以华电内蒙古卓资发电有限公司200MW中间再热凝汽式汽轮机结构数据为基础,通过热力过程特性计算,确定漏气量对机组热经济性的影响程度,为机组改造决策提供依据。

600 MW空冷机组叶顶汽封间隙对汽轮机效率的影响

简述了影响汽轮机效率的几种因素,重点讨论了汽轮机漏汽损失对汽轮机组效率的影响。通过理论研究分析叶顶汽封对汽轮机效率的影响,得出了汽轮机缸效率与叶顶阻汽片间隙之间的关系。通过叶顶汽封改造项目的实施及机组检修前后的性能实验验证结论的正确性,并按照机组功率分配情况估算了项目实施的经济效益。

汽轮机叶顶汽封间隙影响的模拟分析

汽轮机长期使用过程中,叶顶汽封存在不同程度的磨损,为了弄清不同汽封间隙对汽轮机的影响程度,通过FLUENT软件的模拟分析以及对二氧化碳压缩机汽轮机叶顶汽封的修复案例,得出叶顶汽封径向间隙对汽轮机漏汽及轴向力影响较大,减小叶顶汽封径向间隙有利于提高机组效率,降低机组运行产生的轴向力。

汽轮机通流部分汽封的改进

依据冲动式汽轮机单个级内叶顶汽封和叶根汽封工作特性以及漏汽量的相关技术文献,分析了级内间隙变化对效率的影响程度。并依据分析结果,对通流部分汽封重新设计,轴向为开式结构,叶顶采用梳齿结构,叶根部位采用径向环形结构,放大轴向间隙,保持较小的径向间隙。既增加了级效率,又简化了结构,缩短了生产周期。

汽轮机中压排汽缸气动分析研究

中压排汽缸的气动性能直接影响汽轮机的整体效率,文章对单独排汽缸和汽轮机中压末级叶片、叶顶汽封耦合排汽缸进行数值对比分析,介绍了末级动叶片因旋转所带来的对排汽缸气动性能的变化以及不同的汽封汇入排汽缸的流动方式对排汽缸气动性能的影响。CFD数值研究表明,耦合末级叶片的数值模拟结果对中压排汽缸的流场结构影响是不可忽略的,在今后的排汽缸气动设计及优化工作中需考虑末级叶片的影响;叶顶汽封漏气汇入排汽缸的方式对排汽缸的进口条件影响较大,在以后的优化工作中需考虑叶顶汽封的影响。

汽轮机叶顶间隙泄漏流动诱导汽流激振的研究

为了揭示叶顶间隙泄漏流动诱导汽流激振的规律,进一步提高汽轮机运行的安全性,本文采用数值模拟的方法,分析了汽轮机叶顶汽封腔室流场的细观特征,并将边界涡量流引入到叶顶汽封流场内,研究叶顶不均匀流场内的泄漏涡与汽流激振力之间的关联性。结果表明:当转子偏心运行时,汽封腔室涡的影响范围和旋涡强度不同,导致了围带面边界涡量流分布的变化,进而引起了围带面切向力的变化并诱导叶顶横向汽流激振力产生变化;而叶顶汽封间隙内的不均匀流场使围带面周向压力差发生变化,引起了叶顶径向汽流激振力的变化。当转子的偏心距相同时,叶顶汽封间隙流场的不同导致平齿汽封形式的叶顶横向汽流激振力最大,侧齿汽封形式的叶顶径向汽流激振力最大。动叶顶部装设平齿汽封更容易增加转子的不稳定性,而装设侧齿汽封对转子偏心涡动有一定的修正作用。