可控吸气实时抑制叶顶密封气流激振的研究

利用叶顶吸气抑制密封气流激振,实现对密封气流激振的主动实时控制。开发了一套基于LABVIEW的可控闭环流量调节系统,可根据叶片振动幅值反馈调节喷射流量或吸气流量。在叶片两侧为光滑密封和蜂窝密封两种条件下,实验研究了闭环可控吸气对叶顶密封气流激振的控制。研究结果表明,吸气流量随叶片振动幅值变化而实时调节,叶片振动幅值被实时控制在工况设定的阀值内。光滑密封条件下,闭环可控吸气减振效果能达到30%,蜂窝密封条件下的减振效果可提高到40%,主动控制与被动控制结合的效果更佳。

蒸汽激振及其对大机组轴系振动和稳定性影响的计算分析研究

建立大机组轴系动力特性计算分析用的叶顶间隙激振及密封间隙激振刚度阻尼系数计算模型,编制了相应的计算分析软件,并应用该软件计算分析了不同结构及汽流参数对密封动特性系数的影响,对国产600MW机组在考虑蒸汽激振影响下的轴系振动稳定性进行了计算分析,并对汽轮机设计阶段如何降低或消除蒸汽激振带来的不利影响提出建议。

汽轮机转子涡动汽流激振力分析与CFD数值模拟

汽轮机转子涡动时轴心偏离静子中心产生轴系失稳的Thomas/Alford汽流激振力,传统的叶顶间隙激振力公式对此不能全面准确评估。该文综合考虑转子涡动以及围带汽封二次流,在动叶通道,根据蒸汽做功分析涡动效应激振力;在叶顶围带汽封,用CFD数值模拟泄漏蒸汽三维粘性流场,确定蒸汽激振力。研究结果表明小的静偏心和动偏心条件下,转子涡动动偏心在动叶通道诱发的激振力要大于静偏心激振力;围带汽封汽流预旋速度对间隙激振力有重要影响;调门不对称进汽也是蒸汽激振力的另一个重要来源。

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%。

弹性齿汽封叶顶汽流激振特性分析

分析了汽流激振的产生机理及其相应的动力学模型,通过对弹性齿汽封叶顶汽流激振特性的分析,结合汽流激振的消除措施,认为弹性齿汽封对叶顶汽流激振能够起到抑制作用。

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。