汽輪機(jī)葉柵內(nèi)流動(dòng)性能及中間分隔軸封漏汽研究.pdf

1、在國(guó)家節(jié)能減排政策的帶動(dòng)下,目前國(guó)內(nèi)多數(shù)電廠進(jìn)行了汽輪機(jī)通流部分的優(yōu)化實(shí)踐,其中重要的一項(xiàng)便是進(jìn)行汽封優(yōu)化,減少不必要的漏汽。因此,研究汽封漏汽及其對(duì)汽輪機(jī)組熱力性能的影響具有現(xiàn)實(shí)意義與社會(huì)效益。本文深入研究了汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)汽封與中間分隔軸封漏汽對(duì)機(jī)組通流特性的影響,并且計(jì)算了通流性能偏差與機(jī)組熱耗率的關(guān)系。
　　 論文采用CFD數(shù)值仿真技術(shù)對(duì)汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)汽封漏汽進(jìn)行了研究。首先,利用Fluent軟件對(duì)汽輪機(jī)葉柵通道內(nèi)三元粘性流動(dòng)進(jìn)行

2、了數(shù)值仿真,獲得了詳細(xì)的三維流動(dòng)結(jié)構(gòu),為分析級(jí)內(nèi)汽封漏汽及優(yōu)化對(duì)通流性能的影響奠定了基礎(chǔ)。在隔板汽封與葉頂汽封間隙標(biāo)準(zhǔn)情況下,后加載靜葉對(duì)二次流及動(dòng)葉葉頂漏汽的擾流效應(yīng)抑制作用明顯；汽封區(qū)域內(nèi)主要由漩渦與分離流動(dòng)構(gòu)成,壓降主要發(fā)生在第一道汽封齒與最后一道汽封齒處。隔板汽封區(qū)域內(nèi)主要是軸向流動(dòng),葉項(xiàng)汽封內(nèi)主要是圓周向流動(dòng)。隔板汽封漏汽對(duì)動(dòng)葉通道內(nèi)流動(dòng)干擾強(qiáng)烈,推動(dòng)了動(dòng)葉下端壁二次流的形成與發(fā)展,而動(dòng)葉葉頂漏流依附于葉頂壁面向下游流動(dòng),對(duì)下

3、級(jí)靜葉通道內(nèi)流動(dòng)影響較小。
　　 其次,在汽封間隙為0及汽封間隙最大兩種極端情況下,利用Fluent軟件進(jìn)行了葉柵通道內(nèi)流動(dòng)的數(shù)值仿真。以汽封間隙標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的級(jí)內(nèi)流動(dòng)為基準(zhǔn),當(dāng)汽封間隙為0時(shí),無(wú)汽封漏汽,葉柵通道內(nèi)二次流動(dòng)有所減弱,級(jí)效率提高約2個(gè)百分點(diǎn)；汽封間隙最大時(shí),動(dòng)葉下端壁與下級(jí)靜葉上端壁的二次流顯著增強(qiáng),動(dòng)葉與下級(jí)靜葉進(jìn)汽攻角損失亦增大,級(jí)效率下降約10個(gè)百分點(diǎn)。
　　 對(duì)于中間分隔軸封漏汽的研究,主要基于變汽溫法

4、與數(shù)值計(jì)算法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)熱力試驗(yàn)。根據(jù)數(shù)值計(jì)算法建立了中間分隔軸封漏汽率的誤差分析數(shù)學(xué)模型,并證明了在各工況下中間分隔軸封漏汽率基本為常數(shù)。利用變汽溫法與數(shù)值計(jì)算法,對(duì)600MW超臨界汽輪機(jī)的中間分隔軸封漏汽率進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算。結(jié)果表明,相對(duì)于變汽溫法,數(shù)值計(jì)算法同樣能夠準(zhǔn)確地估算漏汽率的大?。徊⒎治隽藴囟?、壓力等測(cè)量參數(shù)誤差對(duì)該漏汽率的影響,計(jì)算顯示,再熱蒸汽溫度和中壓缸排汽溫度是影響中間分隔軸封漏汽率計(jì)算精度的主要因素。同時(shí)計(jì)算了該機(jī)組高

5、壓缸排汽平衡盤(pán)漏汽量及其對(duì)中間分隔軸封漏汽的影響,分析證明,接往中壓缸排汽區(qū)的高壓缸排汽平衡盤(pán)漏汽對(duì)中間分隔軸封漏汽計(jì)算的影響較大。在考慮以上2股漏汽后,準(zhǔn)確地計(jì)算了中壓缸效率,證實(shí)在相同漏量的情況下,中間分隔軸封漏汽對(duì)中壓缸效率的影響大于高壓缸排汽平衡盤(pán)漏汽。
　　 在獲得了汽輪機(jī)級(jí)內(nèi)汽封漏汽與中間分隔軸封漏汽對(duì)通流性能的影響后,論文根據(jù)熱平衡法編制了汽輪機(jī)變工況熱力計(jì)算程序,分析了通流性能變化對(duì)熱耗率的影響,并給出了缸效率變

6、化與機(jī)組熱耗率關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。對(duì)上海汽輪機(jī)廠600MW和哈爾濱汽輪機(jī)廠660MW超臨界汽輪機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的變工況計(jì)算。結(jié)果表明,汽輪機(jī)級(jí)組效率變化與熱耗率及本缸效率的變化量成線性關(guān)系；同一缸內(nèi),級(jí)組承擔(dān)功率越大,則級(jí)組效率變化對(duì)熱耗率及本缸效率的影響也越大；在承擔(dān)相同功率的情況下,越靠近排汽端,則級(jí)組效率變化對(duì)熱耗率及本缸效率的影響越大。在相同的效率改變量情況下,低壓缸效率下降導(dǎo)致的機(jī)組熱耗率變化最大,高壓缸次之,中壓缸最低。論文基于缸效