汽輪機葉柵內(nèi)流動性能及中間分隔軸封漏汽研究.pdf

1、在國家節(jié)能減排政策的帶動下,目前國內(nèi)多數(shù)電廠進(jìn)行了汽輪機通流部分的優(yōu)化實踐,其中重要的一項便是進(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汽輪機組熱力性能的影響具有現(xiàn)實意義與社會效益。本文深入研究了汽輪機級內(nèi)汽封與中間分隔軸封漏汽對機組通流特性的影響,并且計算了通流性能偏差與機組熱耗率的關(guān)系。
　　 論文采用CFD數(shù)值仿真技術(shù)對汽輪機級內(nèi)汽封漏汽進(jìn)行了研究。首先,利用Fluent軟件對汽輪機葉柵通道內(nèi)三元粘性流動進(jìn)行

2、了數(shù)值仿真,獲得了詳細(xì)的三維流動結(jié)構(gòu),為分析級內(nèi)汽封漏汽及優(yōu)化對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,后加載靜葉對二次流及動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,葉項汽封內(nèi)主要是圓周向流動。隔板汽封漏汽對動葉通道內(nèi)流動干擾強烈,推動了動葉下端壁二次流的形成與發(fā)展,而動葉葉頂漏流依附于葉頂壁面向下游流動,對下

3、級靜葉通道內(nèi)流動影響較小。
　　 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)流動的數(shù)值仿真。以汽封間隙標(biāo)準(zhǔn)時的級內(nèi)流動為基準(zhǔn),當(dāng)汽封間隙為0時,無汽封漏汽,葉柵通道內(nèi)二次流動有所減弱,級效率提高約2個百分點；汽封間隙最大時,動葉下端壁與下級靜葉上端壁的二次流顯著增強,動葉與下級靜葉進(jìn)汽攻角損失亦增大,級效率下降約10個百分點。
　　 對于中間分隔軸封漏汽的研究,主要基于變汽溫法

4、與數(shù)值計算法進(jìn)行現(xiàn)場熱力試驗。根據(jù)數(shù)值計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)值計算法,對600MW超臨界汽輪機的中間分隔軸封漏汽率進(jìn)行了詳細(xì)計算。結(jié)果表明,相對于變汽溫法,數(shù)值計算法同樣能夠準(zhǔn)確地估算漏汽率的大小；并分析了溫度、壓力等測量參數(shù)誤差對該漏汽率的影響,計算顯示,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算精度的主要因素。同時計算了該機組高

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

6、化與機組熱耗率關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。對上海汽輪機廠600MW和哈爾濱汽輪機廠660MW超臨界汽輪機進(jìn)行了詳細(xì)的變工況計算。結(jié)果表明,汽輪機級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),級組承擔(dān)功率越大,則級組效率變化對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,則級組效率變化對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)致的機組熱耗率變化最大,高壓缸次之,中壓缸最低。論文基于缸效