反动式工业汽轮机超高转速大流量低压级组优化

杭汽轮引进的西门子反动式工业汽轮机低压扭叶级组在转速和热力性能方面已经无法满足现有市场的需求。针对上述问题,采用优化算法对该系列叶型进行优化,同时,引入了斜T型叶根和枞树型叶根,改进了T型末叶根骑缝螺杆锁紧结构,提高了叶片和转子的材料等级,此外,还通过分析已运行的同类型低压级组的运行数据,推算出优化后级组的最大许用质量流量。综上,优化后的级组子午面尺寸未发生改变,总总效率较优化前最高提高了2.5%,最高连续转速提高了20%,且通流能力保持不变。

基于谐响应工业汽轮机调节级动应力分析研究

数值计算部分进汽、变转速工业汽轮机调节级动应力,讨论转速对其影响。某高温高压工业汽轮机,转速变化范围7200r/min~11000r/min。分析结果表明最低转速的等Q准则涡面积较最高转速增加17%~23%,同时部分进汽产生的低频冲击力也增加7%~16%。将瞬态汽流力傅里叶分解为若干简谐激振力之和,然后使用ANSYS计算循环对称盘片结构在这些简谐力下的响应,因各节径振动之间具有正交性,将以上响应叠加就可以得到整个盘片瞬态动应力,这样不仅节约计算资源而且结果更精确。判断哪些转速会产生较大的动应力可以有效减少计算量,一般危险转速为最低转速和可发生节径共振的转速。高频频激振力虽小,若其满足盘片系统共振条件,所产生的破坏要比部分进汽低频激振力大。所分析的调节级最大动应力对应的转速为最低转速7200r/min,其应力变化幅度是最高转速的120%,叶根销孔处动应力最大,也最容易失效,从时间上看,最大动应力出现在叶片从进汽弧段进入堵塞弧段这一时刻,设计工业汽轮机调节时应避免盘片在转速范围发生与喷嘴当量只数相同倍频的共振,同时要注意优化喷嘴弧段分布以减少动应力。

工业汽轮机叶片损伤三维数值分析研究

针对某核电辅助给水汽动泵配套用汽轮机,其动叶片产生弯曲损伤后机组无法正常启动展开三维数值分析,分析结果表明,叶片的损伤导致机组的轴向推力显著增大,同时做功能力也明显下降,输出扭矩无法克服启动时所需力矩,造成汽轮机无法启动,通流部分成为静止通道。

负压进汽凝汽式汽轮机紧急停机设备设计及研究

常规工业汽轮机通常配置快速关闭进汽阀,以实现汽轮机紧急停机。某负压进汽凝汽式汽轮机进汽参数低,进汽蒸汽容积流量大,且汽轮机进汽端和排汽端的压差小。为减小进汽压力损失,不设置新汽速关阀,而是在汽轮机排汽端采用冗余的大通径快速真空破坏阀。当汽轮机需要紧急停机时,打开快速真空破坏阀,使大气快速进入汽轮机排汽端,汽轮机排汽端的压力迅速上升。针对所研究的进排汽压差为40 kPa的汽轮机组,最短可在4 s内实现汽轮机进汽端和排汽端压差为0,使汽轮机刹停,达到汽轮机紧急停机的目的。

分体式调阀阀座强度分析与结构改进

针对分体式调阀阀座结构,将有限元法、非线性接触计算理论以及多物理场热固耦合法相结合,模拟计算了稳态运行条件下的温度场与综合应力场,重点分析了强度和法兰结合面汽密性,为结构改进提供理论依据。研究结果表明:温差对结构强度影响较大,压差和管道力影响相对较小,初始设计结构强度满足使用要求,而法兰结合面设计及螺栓材料选用不合理导致结合面存在蒸汽泄漏的风险;通过采取对法兰结合面增加减荷槽、提升螺栓材料性能等方案进行改进,经计算验证在极限工况下即使考虑高温蠕变应力松弛,新结构依然能满足汽密性要求。