多级小焓降涡轮叶片热力气动设计方法与工程实践

深入地研究了汽轮机通流部分基本设计参数对流动损失的综合影响,提出了能够有效提升通流效率的多级小焓降叶片气动设计方法,并结合各种流动损失的产生机理揭示了多级小焓降叶片气动设计方法在理论上的内在合理性。将多级小焓降叶片气动设计方法与其它准三维和三维叶片设计技术融合,应用于哈汽公司1000MW超超临界汽轮机高压通流的气动设计,随之进行的叶栅风洞试验和机组性能试验结果证实了多级小焓降叶片气动设计方法在工程设计中的有效性。

等效焓降法的数学推导及误差分析

等效焓降法是进行汽轮机经济性诊断的有力工具,但其数学理论尚不完整。通过回热系统的矩阵方程、汽轮机内功率方程和吸热量方程,用微分方法完整推导出等效焓降、抽汽效率及等效焓降法的其它所有计算公式,并详细分析了等效焓降法的误差。

定转速不变根径情况下汽轮机大焓降级的特点及叶栅成型

在转速及根径皆为定值的情况下讨论了汽轮机大焓降级的特点,给出焓降的分配原则,并以实现某型100MW汽轮机的高压缸平均级焓降增加25%为例,讨论大焓降级叶栅的成型。

等效焓降法理论剖析与扩展

根据汽轮机组回热系统的热平衡计算,分析了等效焓降法理论,说明了等效焓降法是以蒸汽初、终参数和蒸汽流量不变,回热系统特征量为常数,且满足小扰动理论为前提条件的回热系统的局部足量求解方法.论述了该方法的使用条件、使用范围和使用价值.将等效焓降法和热偏差法有机结合,推导出扩展的能损分析理论,通过在火电厂实际应用证明,该方法是有效的.

汽耗变换系数及抽汽等效焓降与主循环的汽耗率

汽耗变换系数和抽汽等效焓降是不同于热耗变换系数和抽汽效率的另 2个抽汽特性参数 ,它们随抽汽压力而异 ,从另外一个角度反映了抽汽的品位特征。有再热的热力系统抽汽等效焓降有 2个 ,一个是定流量等效焓降另一个是定热量等效焓降 ,两者都只与热力系统节点的参数有关。文中同时给出了计算汽耗变换系数ki、定热量等效焓降Hi 和定流量等效焓降H0i 的线性方程组 ,并以 30 0MW机组热力系统为例进行了说明。借助于主循环的概念及主循环的汽耗率dM,使汽耗变换系数和定流量等效焓降相关联 ,并且通过严格的数学推导证明了ki/H0i=dM,该式不但说明了ki 和H0i 的关系 ,而且也说明主循环的汽耗率只与热力系统节点参数有关。最后以 30

等效焓降法在大型机组抽汽供热的热经济性分析中的应用

主要是关于等效焓降法在大型机组抽汽供热的热经济性分析中的应用。用等效焓降法对某台超临界机组两种不同的抽汽供热方案的热经济性进行计算分析。等效焓降法的计算结果和常规热平衡法完全一致,表明等效焓降法应用的正确性。而且再热器冷段供热的热经济性优于再热器热段供热,在满足锅炉和汽轮机运行安全的基础上,可以选择再热冷段供热。

汽轮机调节级变工况时焓降和反动度的计算

调节级焓降和反动度的计算是调节级变工况计算的基础和重要内容。介绍了汽轮机调节级变工况时焓降和反动度的计算方法,并以湖南某电厂N600-16.67-538/538-I型汽轮机为例,应用MATLAB语言编制计算软件进行了实例计算,根据计算结果绘制了调节级焓降和反动度的变化曲线。研究成果具有重要的理论意义和应用价值。

大焓降后部加载弯叶栅压力场与壁面流场特性的实验研究

在环形叶栅低速风洞中,对亚临界600MW汽轮机中间级大焓降静叶栅进行了吹风实验。应用五孔球头测针,详细测量了在3个冲角下叶片沿叶高和节距的气流参数分布;借助沿叶型的静压测孔测量了在9个相对叶高位置沿叶型的静压系数;并应用墨迹显示技术,显示了沿上、下端壁及叶片表面的极限流线。实验结果表明,大焓降静叶栅具有良好的气动性能。

等效焓降法理论基础的研究

扰动理论是网络(图论)热经济学的研究方法之一,本文用扰动理论研究了火电机组热力系统,导出了与等效焓降法一致的公式.由于采用了矩阵分析方法,公式导出严格,物理意义明确,便于记忆,有利于等效焓降法的推广,本文对等效焓降的限制条件也做了深入讨论.

用等效焓降算法计算供热机组的热化发电率

提出了利用等效焓降算法计算供热机组热化发电率的新方法。利用该算法和常规热平衡算法及循环函数算法,对一台NC200/160-12.7/535/535型双抽供热机组进行了热化发电率的比较计算,结果表明等效焓降算法与其它的计算结果完全一致,证明了等效焓降算法的正确性。等效焓降算法相对于其它算法,因可进行局部计算,具有明显的优势。

等效焓降与热平衡算法的一致性证明与验证

借助于抽汽等效焓降和抽汽效率两个新的热工参量,等效焓降分析方法用于热力系统节能潜力分析时具备了简便、灵活的新特点,但其与传统热平衡法计算结果的一致性一直是人们关注的焦点。相关研究证明对于主热力系统,两种方法具有一致性。针对包含轴封利用、汽水损失和给水泵焓升等辅助成分影响的实际热力系统,探讨了两种方法的相互关系,采用热平衡矩阵方程从理论上证明了热平衡法与等效焓降整体算法的一致性,并且通过实例计算验证了这一点。

汽轮机抽汽等效焓降的矩阵模型算法研究

等效焓降方法是热力系统节能分析的一种局部定量分析方法,其核心是抽汽等效焓降的计算,抽汽等效焓降的传统算法是一种串联算法。本文研究抽汽等效焓降的矩阵算法模型,不仅为等效焓降的并行运算创造条件,而且将热力系统的"形"与矩阵形式的"数"建立了对应关系,扩展了等效焓降的理论基础。根据抽汽等效焓降的定义,建立了与热力系统结构特征相关联的矩阵模型。算例表明,抽汽等效焓降的矩阵模型具有物理意义明确、数学描述简捷、便于并行计算等特点。

等效焓降局部定量修正模型的算法研究

等效焓降的局部定量分析需要使用抽汽效率等基础参量,而这些基础参数会受到局部变化的影响。传统的算法模型对这种影响考虑较少且无规律,不同程度上影响了等效焓降分析方法的使用效果。为了全面分析抽汽放热、疏水放热和给水吸热量变化对传统局部定量算法的影响,研究了抽汽压损变化(两种情形)的局部定量模型,分别比较了抽汽焓、出水焓和疏水焓变化对局部定量分析模型的影响,并提出了修正算法。热平衡方法的验证结果表明,修正模型计算结果准确。

大焓降静叶片设计思想的低速实验验证

在低速风洞上,采用扇形叶栅试验模型,试验验证了哈汽公司低展弦比大焓降静叶片的设计思想。试验结果表明,哈汽公司的设计理念是:沿全叶高采用类似"鱼头"的流线型叶型前缘,在不存在横向二次流动的叶展中部采用前加载叶型,在横向二次流强烈的叶栅两端采用后加载叶型,同时将两类叶型沿叶高采用尾缘正弯积迭。这样设计得到的大焓降静叶片气动性能优良,沿轴向流动损失呈直线型均匀增长,并对气流冲角有较强的适应性。

复杂热力循环等效焓降法的计算通式

等效焓降法是进行汽轮机经济性诊断的有力工具,但随着热力系统越来越复杂,传统的等效焓降法越来越难以直接应用。通过火电厂回热系统的矩阵方程、功率方程和热量方程进行数学推导,提出了热量比的概念,推导出抽汽效率和热量比的一般通式,指出机组在发生扰动时吸热量的变化可以如同功率的变化量按抽汽效率计算一样按热量比进行计算。以典型二次再热机组和带抽汽背压式小汽轮机(MC)的机组为例,分析了复杂热力循环下等效焓降法的应用方式。

马赫数对大焓降动叶气动特性影响的数值研究

采用商业软件CFX,在相对坐标系内数值模拟了不同出口马赫数下大焓降动叶的气动性能。数值结果表明,哈汽公司设计的大焓降动叶具有后加载特性,而且出口马赫数愈高,后加载特性愈明显。当动叶出口马赫数由0.47增加至0.81,总压损失系数在7.5%至14.5%之间变化。总的看来,大焓降动叶的变马赫数性能良好。

大焓降叶栅中流动损失沿流向发展的实验研究

在环形叶栅低速风洞上,对亚临界600MW汽轮机中间级大焓降静叶栅进行了吹风实验。应用五孔球头测针,详细测量了在3个冲角下由栅前至栅后7个横截面(栅前1、栅内5、栅后1)内气流参数沿叶高和节距的分布;开展大焓降后部加载弯叶栅中流动损失沿流向发展特性的研究。实验结果表明,大焓降静叶栅具有良好的气动性能。

大焓降动叶设计思想的低速静态实验验证

在哈工大推进理论与技术研究所的静态低速风洞上,采用扇形叶栅试验模型,验证了应用于高中压缸的大焓降动叶的设计思想。试验结果表明,伴随几何折转角的增加,从叶根至叶顶采用由后加载向前加载逐渐过渡的具有"鱼头"型前缘的叶型,提高了动叶对气流冲角和沿叶高负荷变化的适应性,降低了轮毂区的横向二次流损失。大焓降动叶和传统设计动叶相比,前者的几何折转角高于后者,但在相同的实验条件下两者的气动性能相当。

大焓降汽轮机静叶栅气动性能实验研究(英文)

在环形叶栅风洞上,对亚临界600 MW汽轮机中间级大焓降静叶栅进行了吹风试验。对三个冲角条件下叶栅流道内气流参数进行了详细测量。结果表明,该大焓降静叶叶片负荷沿叶高变化,同时采用了叶片弯曲设计,能够满足汽轮机叶栅的高负荷要求;并可以有效抑制边界层低能流体的积聚甚至分离。大焓降静叶在叶展中部为前加载叶型,可以承担较高负荷。叶片两端采用后部加载叶型,结合叶片正弯降低了端区的气动负荷,显著降低了端壁区域的叶栅损失。研究的大焓降叶栅具有良好的冲角适应性。

热水发电闪蒸系统焓降分配的优化

本文在建立一个确定最优化参数用的等效热水闪蒸或扩容系统模型基础上,从理论上推导出热效率或汽轮机功量是最大时闪蒸热水焓降的最优化分配为等焓降分配,为热水发电系统闪蒸器选择热力参数提供一个通用、简单而正确的方法.与实际计算值比较,结果非常一致。当来流热水温度在80℃至200℃的范围内,由此法确定的理论温度与实际计算值的偏差小于3.5℃,由此产生的热效率或功量的误差小于0.1%。