火电机组低负荷运行对末叶片可靠性的影响

在双碳目标下,为了配合新能源的发展,火电机组的调峰能力得到了前所未有的关注。结合电力需求增速放缓的现状,火电机组将较长时间运行在低负荷工况下。本文选取某660 MW空冷机型末三级级段进行了多个低负荷工况下的CFD分析,获得了负荷下降过程中末级流场的变化特征,并分析了相关变化对末叶片可靠性的影响,介绍了相关的解决措施。

压缩空气储能系统膨胀机末级叶片特殊边界处理与失效分析

以压缩空气储能(CAES)系统中膨胀机末级叶片为研究对象,针对末级叶片的离心力工况,提出了一种高效的等效叶冠约束模型,并对比了循环对称约束模型和多叶片模型的仿真结果。同时,还开发了一种能够模拟弹塑性和失效行为的本构程序。结果表明:与其他模型相比,等效叶冠约束模型的仿真结果与全尺寸模型结果最接近,兼具精度和效率优势;所编写的本构子程序可有效模拟17-4ph钢的应力-应变响应曲线;针对所研究的叶片构型,当失效发生在叶片径向约1/4位置处时,失效区域快速扩大。

湿冷汽轮机变负荷末级1036mm高效叶片气动特性

介绍了湿冷汽轮机变负荷末级1036mm叶片的气动特性。从叶型特点、数值计算方法、分析参数分布规律及在50%、75%、100%负荷下反动度和效率等方面介绍该叶片。

双背压汽轮机不等长末级叶片低压缸效率计算方法研究

在某些背压条件下,双背压汽轮机的2座低压缸采用不同长度的末级叶片,可以获得更好的宽负荷节能效果。但是,在汽轮机热力性能验收试验中,无法使用传统方法计算低压缸效率。基于汽轮机工质质量平衡与能量平衡,提出了新的不等长末级叶片低压缸的效率计算方法,该方法可应用于新设计条件下低压缸效率计算。

汽轮机低压转子末级叶片裂纹及叶根销钉断裂失效分析

本文对汽轮机低压转子末级叶片的裂纹和叶根销钉断裂失效问题进行了详细分析。通过对损坏叶片和销钉的外观观察、微观结构分析、材料成分检测以及运行环境的综合评估,揭示了失效的主要原因。研究发现,叶片裂纹主要是由于长期受高温、湿度变化和蒸汽侵蚀导致的材料疲劳累积,以及叶片设计中的应力集中现象所致;叶根销钉的断裂失效主要与运行过程中周期性的抗拉应力过大以及振动疲劳有关。研究结果表明,对汽轮机低压转子末级叶片裂纹和叶根销钉断裂失效机理的分析能够为汽轮机低压转子末级叶片和叶根销钉的设计、材料选择、加工制造和运行维护提供科学依据。

1000 MW核电汽轮机低压末级动叶叶根超声检测技术开发

为了提高1000 MW核电汽轮机服役的安全性和可靠性,并提高叶片叶根检测的效率和准确性,开发了针对低压末级叶片叶根的原位相控阵超声波检测技术,实现未拆卸叶片叶根的原位检测。基于叶根的受力分析,设计制作了检测用对比试块。对叶根进行了仿真计算分析,设计了检测专用探头和检测方案,在对比试块上进行试验,验证并优化了检测方案,形成了一套末级叶片叶根原位检测的方法。在具有类似叶根结构的实际产品转子上进行了验证测试,结果证明该技术可用于汽轮机叶片叶根检测。

F级燃气轮机透平末级动叶颤振特性分析

介绍了一种燃气轮机透平叶片颤振分析的方法,以F级燃气轮机透平末级动叶为研究对象,采用该方法分析了其在设计工况以及全速空载2个典型工况下的颤振特性,同时考虑了叶片表面金属涂层以及阻尼结构对颤振特性的影响。研究结果表明,该型透平叶片的气动阻尼值为正,叶片无颤振风险。涂层及阻尼结构对提高最小气动阻尼有积极作用,可以改善叶片颤振特性。研究成果可为透平末级动叶进一步优化时的安全性评估提供参考。

某电厂给水泵汽轮机末级动叶片断裂分析

分析某电厂给水泵汽轮机末级动叶片发生断裂的原因,对断裂叶片进行宏观检查、化学成分分析、力学性能试验、金相检验,对断口位置进行宏观检查、扫描电镜检验、能谱分析.结果表明:给水泵汽轮机末级动叶片断裂模式为高周疲劳断裂.叶片在较高的交变应力的反复作用下萌生疲劳裂纹.叶片表面及断口源区腐蚀的凹坑降低了叶片强度,加速了裂纹萌生,最终导致疲劳断裂.

空冷汽轮机末两级变工况三维流动的数值模拟

采用三维粘性数值模拟方法对变工况下空冷汽轮机末两级流动进行了模拟,研究了效率和脱流高度等重要参数的变化规律,着重分析了设计点和小容积流量工况时的三维流场。通过分析了解了机组在变工况运行时末级流动的特点,为空冷汽轮机末级叫片的设计和优化提供了依据。

基于分层模态综合法的大型汽轮发电机组转子-末级叶片耦合系统扭转振动分析

针对应用三维有限元法计算大型汽轮发电机组转子-末级叶片耦合系统扭转振动时存在自由度多和难以实现等问题,在模态综合法(CMS)的基础上,推导了计算转子-末级叶片耦合系统振动的分层二重CMS法的基本方程,给出了降阶的思路和原理.采用该方法对某1 000 MW汽轮发电机组的转子、末级和次末级叶片组成的耦合系统进行了扭转振动特性计算和分析,与不考虑末级、次末级叶片实际结构影响的固有振动特性进行了对比.结果表明:如果不考虑末级叶片的实际结构,会漏掉一些重要的振动模态,给转子和叶片的安全带来隐患;降阶前系统的自由度达到1.5亿,而降阶后系统的广义自由度仅为原自由度的0.07%;分层二重CMS法可用于大功率机组转子、末级、次末级耦合系统的扭转振动分析.

汽轮机末级叶片振动特性研究

建立了汽轮机末级叶片的三维有限元模型,分析了叶片的静频和振型,然后计算了叶片在预应力条件下的动频,分析了工作转速对叶片振动特性的影响.最后在振动试验台上开展了叶片静频、动频和振动响应试验,实验结果与数值模拟吻合较好.研究结果表明:叶片的动频比静频大,且动频随转速的增加而增大;转速对低阶频率影响较大;在转速的9倍频激励时发生二阶共振,叶片易产生振动疲劳失效.

汽轮机低压转子叶片断裂原因分析

通过现场调查、断口分析和理化检验,以及机组运行期间所检出叶片裂纹分布情况的研究,对某电厂汽轮机低压转子末级叶片的断裂原因进行了分析。结果表明,末级叶片硬质合金存在原始镶焊质量不良区域,在机组长期运行后形成了疲劳裂纹,最终导致叶片断裂。

采用扭杆单元分析汽轮机长叶片振动的有限元法

本文提出了计算电站汽轮机长叶片固有振动的一种数值方法。为了反映长叶片自然扭曲度大的特点和缩减自由度,该方法将长叶片简化为扭杆,并从扭杆位移函数出发推导出扭杆的弹性势能、动能以及离心力势能,进而将长叶片沿高度离散为扭杆单元,并建立扭杆单元的弹性力刚度矩阵、离心力刚度矩阵和质量矩阵。应用实例表明,该方法的频率计算值和实测值相当接近,能满足工程实际要求。

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。

1Cr12Ni2W1Mo1V钢等离子淬火后的疲劳行为

采用模拟点蚀坑试样,研究了等离子淬火不同温度回火1Cr12Ni2W1Mo1V钢疲劳裂纹萌生和扩展行为。结果表明,由于等离子淬火的晶粒细化作用和在试样表面引入的残余压应力,提高了末级叶片用钢裂纹萌生抗力。比较两种回火温度试样试验结果,250℃回火试样裂纹萌生和扩展抗力均优于540℃回火试样。本研究结果为选择合适的热处理工艺提供了理论依据。

小容积流量下汽轮机末级叶片流场特性分析

借助商用计算流体动力学软件CFX,选择入口质量流量不变,改变出口背压的方式,对不同容积流量下某大型汽轮机低压缸末级进行了全三维黏性定常流动的数值研究,全面分析了低压缸末级的流动特性。结果表明:在背压10k Pa(相对容积流量k=0.52)下,末级动叶10%叶高截面受逆压梯度的作用,在吸力面近尾缘区域开始发生流动分离,并随着流量的进一步减小,逐渐发展形成回流涡。背压升高到15k Pa(k=0.36)时,负攻角首先导致末级动叶50%叶高截面前缘区域发生流动分离,随着流量的进一步减小,流动分离产生的涡逐渐增大;90%叶高处由于扭转角度较大,负攻角的作用一直不大,但是压力升高到25k Pa(k=0.23)时,开始受到静叶扩压和动叶离心力产生的叶顶涡的影响,流场比较混乱。从15k Pa(k=0.36)开始,由于静叶扩压和动叶离心力影响,动静叶叶顶出现漩涡,后随压力升高逐渐增大,同时由于动叶旋转离心力造成的径向压力梯度,叶根尾缘区域也出现漩涡,并随压力升高向流道前部发展。

600MW超临界机组汽轮机低压转子末级叶片损坏原因分析

介绍某发电厂发生的一起超临界机组低压转子末级叶片损坏事故,宏观检查发现是因为反向第6级蜂窝汽封跌落引起的。进一步开展材质分析、力学性能试验、金相试验,并对蜂窝汽封的加工工艺综合分析,得出如下结论:钎焊工艺影响了汽封体的原始热处理状态,使汽封体的综合机械性能下降,而且汽封体结构不合理,加上运行蒸汽的冲击,导致汽封体跌落断裂,造成末级叶片损坏。分析结论对汽轮机的检修、改造具有指导意义。

近年我国大型汽轮机末级长叶片的冲蚀损伤

汽轮机末级叶片在极繁重的条件下工作 ,其安全可靠性备受关注。该文在深入调查大机组末级长叶片运行情况的基础上 ,简要介绍了末级长叶片冲蚀损伤的机理及其严重危害性 ,着重指出近几年随着新出现的大机组长期带低负荷参与调峰运行 ,相当普遍地发生了末级长叶片出汽侧的冲蚀损伤 ;在北方地区某些机组上叶片进汽侧也发生大范围 (在叶顶防蚀区以下 )的冲蚀损伤。提出了相应的防范措施以及大机组调峰运行应综合考虑末级叶片的强度和寿命的观点。图 2参

核电半转速汽轮机末级长叶片的设计研究

根据大功率核电半转速汽轮机的循环特点,论述开发末级叶片的一般通用准则.其中包括从热力、气动、强度和振动及防水蚀等方面加以分析,给出一些指导性结论。

大型湿冷汽轮机1450mm末级叶片CFD数值研究

针对火电全转速1450mm末级叶片进行了CFD数值研究。结果表明:在1450mm末级叶片的气动设计过程中,应用先进的全三维CFD计算分析方法进行合理的流型设计和气动匹配,保证了叶片具有优良的气动性能。