1000MW超超临界汽轮机中压缸第一级斜置静叶的数值模拟研究

1 000MW超超临界汽轮机中压缸第一级配置了独特的斜置静叶。通过改变静叶斜置角度,详细分析了不同斜置方案对第一级的影响,认为斜置角度增大使得反动度降低,损失增大,但可以有效地降低静叶出口气流速度从而降低固粒侵蚀率。并且相对于设计工况(斜置角度α),进一步增大斜置角度影响有限,但减小斜置角度将会大大增加静叶出口速度。

斜置静叶对喷嘴内固体颗粒冲蚀作用的影响

汽轮机调节级采用斜置静叶可有效降低固体颗粒的冲蚀率。通过fluent软件进行数值模拟,建立汽轮机静叶的不同斜置角度的计算模型,基于三维定常可压缩流体的N-S方程,在连续相流场的基础上添加离散相模型,分析不同斜置角度下不同粒径的固体颗粒的运动轨迹及其对叶片的冲蚀作用。分析表明:静叶斜置角度的改变对固体颗粒的运动轨迹是有影响的,斜置角度为45°时,固体颗粒的运动轨迹最好,对壁面的冲蚀作用最小。随着斜置角度的增大,固体颗粒的运动速度减小,固体颗粒与壁面的碰撞角减小,对壁面的冲蚀率减小,汽轮机组的安全性提高。

某超超临界汽轮机高压进汽腔整圈斜置静叶的数值仿真

针对某超超临界汽轮机组,通过CFX数值软件模拟了汽轮机组进汽道及斜置静叶通道内部的流动情况。通过对内部流场的分析,可以得出静叶斜置后的利弊情况,通过观察进气角分布,周向各位置叶表的压力分布以及对应的速度矢量和压力分布,可以发现进汽腔体所带来的周向不对称性会对下游叶片流动产生较大的影响,使得静叶进口处的流动角差别较大,导致汽轮机偏离其工作条件。进汽腔配置斜置静叶之后,进汽腔所引起的出口处周向不均匀性在流经斜置静叶后会得到较大的改善,从而使得下游流动参数更加均匀,有益于机组的运行和转子寿命的延长。

带进汽腔体的整圈斜置静叶的数值研究

基于某超超临界机组的汽轮机中压缸数据,对带进汽腔体的整圈斜置静叶进行了数值模拟.通过对进口流动角度的分布、不同周向位置叶片的表面压力分布、相对应的速度矢量图和压力云图以及斜置静叶下游流动参数的分析,研究了进汽腔体所带来的周向不对称性对下游叶片流动的影响,以及上游的周向不均匀性经过斜置静叶后的变化.结果表明:进汽腔周向进气的不对称性使周向进气角有偏差,导致冲角沿周向产生较大波动;气流经静叶之后,周向不均匀性会减弱.在设计第一级静叶时,应选择对来流进气角度不敏感的翼型.

静叶斜置对高参数汽轮机再热后第一级叶栅冲蚀的影响

在高温、高速加速冲蚀试验结果所建立的叶栅材料冲蚀率模型和粒子反弹模型的基础上,利用三维数值计算法模拟、分析了静叶斜置对超临界及超超临界汽轮机再热后第一级叶栅冲蚀特性的影响.结果表明:再热后第一级静叶斜置角度为30°时,静叶压力面最大冲蚀失重减小了约30%,吸力面尾缘的冲蚀破坏明显减轻,级效率仅下降0.1%;进一步增大斜置角度,再热后第一级叶栅抗磨性能提升并不明显,级效率下降了1%;减小斜置角度会使静叶压力面最大冲蚀失重增加23%,叶栅抗磨性能显著降低.该研究结果可为减轻再热后第一级叶栅的冲蚀破坏提供技术依据.