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重型燃气轮机拉杆组合转子热瞬变振动特性研究

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振动与冲击 2024年第10期43卷 285-291页

作者：高进黄涛龚军军赵仕志艾松东方电气集团东方汽轮机有限公司四川德阳618000

重型燃气轮机冷态启动的稳速升负荷阶段,常出现轮盘间径向变形不协调导致的相对滑移,拉杆组合转子会发生振动随燃气轮机转子温度的增加而显著变化的热瞬变振动现象。建立了周向拉杆组合转子平面摩擦带止口配合结构轮盘相对滑移的力学模... 详细信息

重型燃气轮机冷态启动的稳速升负荷阶段,常出现轮盘间径向变形不协调导致的相对滑移,拉杆组合转子会发生振动随燃气轮机转子温度的增加而显著变化的热瞬变振动现象。建立了周向拉杆组合转子平面摩擦带止口配合结构轮盘相对滑移的力学模型,包括平面摩擦、周向拉杆和止口与轮盘相对滑移的力学模型。以某型重型燃气轮机拉杆组合转子为研究对象,对其冷态启动过程中出现的热瞬变振动进行了分析,根据轮盘相对滑移的规律,通过减小轮盘间的变形不协调,并适当增加止口配合的过盈量的方法,成功优化了该重型燃气轮机拉杆组合转子冷态启动过程中的热瞬变振动。

关键词：拉杆组合转子平面摩擦止口配合热瞬变振动

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重型燃气轮机排气温度研究

工程热物理学报 2024年第1期45卷 107-114页

作者：苏鹏飞赵世全方宇清洁高效透平动力装备全国重点实验室德阳618000 东方电气集团东方汽轮机有限公司德阳618000

本文针对某300 MW等级重型燃气轮机透平排气温度,构建了燃机性能计算模型,该模型除了包含常规燃机性能计算的功能外,加入了透平叶片材料、燃烧器OTDF&RTDF及叶片冷却流量对燃机性能的影响功能,应用该燃气轮机性能计算模型预测了L20A及M7... 详细信息

本文针对某300 MW等级重型燃气轮机透平排气温度,构建了燃机性能计算模型,该模型除了包含常规燃机性能计算的功能外,加入了透平叶片材料、燃烧器OTDF&RTDF及叶片冷却流量对燃机性能的影响功能,应用该燃气轮机性能计算模型预测了L20A及M701F3的燃机性能,排气温度的预测精度在3℃以内。分析了压气机压比、压气机效率、燃烧器压损、燃烧器出口温度分布、透平级数、透平效率、透平叶片材料及冷气流量等参数对透平排气温度的影响规律,结果显示压气机压比、燃烧器出口温度分布、透平级数及效率、透平叶片材料及冷气流量对燃机透平排气温度影响较大,其中又以透平级数的设计选择对排气温度影响最大。在燃机设计时需要考虑到这些关键影响因素,使排气温度最终达到综合最优。

关键词：重型燃机性能计算排气温度布雷顿循环

某300MW压缩空气储能透平深度滑压运行参数优化研究

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汽轮机技术 2024年第4期66卷 312-314页

作者：王娟丽罗方范小平钱禹龙张浩天东方汽轮机有限公司德阳618000

压缩空气储能利用低谷电、弃风电、弃光电将大气压缩,并将高压空气密封在盐穴或人造硐室等高压储气室中,在电网负荷高峰期释放高压空气推动透平发电。随着释能过程的进行,高压储气室的压力逐渐减小,为了充分利用储气室的有限空间,透平... 详细信息

压缩空气储能利用低谷电、弃风电、弃光电将大气压缩,并将高压空气密封在盐穴或人造硐室等高压储气室中,在电网负荷高峰期释放高压空气推动透平发电。随着释能过程的进行,高压储气室的压力逐渐减小,为了充分利用储气室的有限空间,透平需要深度滑压运行。以某300MW级压缩空气储能空气透平为例,空气透平为两段膨胀,滑压范围15MPa~9MPa,采用经济性较好的节流+补气运行方式,对比一段补气、两段补气对经济性影响,得出一段补气方案补气点压力越大,平均气耗越小。一段补气方案最佳设计点压力为压力范围的中间值。两段补气方案可一定程度降低单个补气阀的补气量,两段补气方案设计点压力选为滑压范围的1/3压力、2段补气阀开启点压力为滑压范围的2/3压力。

关键词：压缩空气空气透平两段补气一段补气气耗

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提高重型燃机压气机缸研制精度技术方案

制造技术与机床 2024年第2期 159-163页

作者：谢龙飞东方电气集团东方汽轮机有限公司四川德阳618000

针对目前引进型重型燃机压气机缸,中分面法兰定位结构定位效果较差、加工变形偏大、加工精度不够稳定、装配精度保证困难等研制问题,文章提出了中分面法兰定位结构的优化、制造工艺的完善技术方案,提高了设计质量,保证了制造精度。

关键词：重型燃机压气机缸定位结构优化制造工艺完善

进口防旋板对汽轮机交错齿迷宫密封泄漏特性和动力学特性影响研究

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西安交通大学学报 2024年第4期58卷 117-126页

作者：黄新长赵卫军殷戈谭锐张子涵李志刚国能南京电力试验研究有限公司南京210000 东方电气集团东方汽轮机有限公司四川德阳618000 西安交通大学叶轮机械研究所西安710049

为提高汽轮机高压缸和中压缸之间过桥汽封的气流激振动力学性能、抑制汽轮机轴系振动失稳,针对交错齿迷宫密封,开展了进口防旋板结构方案设计和动力学性能评估研究。首先,建立了具有“虚拟旁路边界”的交错齿迷宫密封动力学计算模型,实... 详细信息

为提高汽轮机高压缸和中压缸之间过桥汽封的气流激振动力学性能、抑制汽轮机轴系振动失稳,针对交错齿迷宫密封,开展了进口防旋板结构方案设计和动力学性能评估研究。首先,建立了具有“虚拟旁路边界”的交错齿迷宫密封动力学计算模型,实现了对动密封进口压力场和高预旋速度场的精准模拟;然后,采用基于多频椭圆轨迹涡动模型的非定常计算流体动力学(CFD)摄动数值方法,对比分析了进口预旋(预旋比为0、0.3、0.5)对无防旋板结构的迷宫密封的动力特性系数的影响规律;最后,详细评估了不同进口防旋板结构方案的止旋抑振性能,比较分析了防旋板倾角和数量对迷宫密封的泄漏量、动力特性系数和周向旋流比分布的影响规律。研究结果表明:迷宫密封泄漏量对防旋板倾角和数量变化不敏感(泄漏量变化小于0.5%);进口预旋会导致迷宫密封交叉刚度和有效阻尼穿越频率增大、有效阻尼减小,易诱发轴系失稳;进口防旋板能够显著减小迷宫密封的交叉刚度(约为53%)和有效阻尼穿越频率(约为24 Hz)、增大有效阻尼,使密封泄漏量略有增加(约为4.5%);相较于直防旋板,45°倾角斜防旋板使密封交叉刚度进一步降低约14%,有效阻尼穿越频率变化较小;当防旋板数由36增加到72时,密封交叉刚度降低约24%,有效阻尼穿越频率减小约5 Hz;而当防旋板数由72增加到144时,密封的转子动力特性对防旋板数变化不敏感;综合考虑加工成本和止旋抑振性能,具有72个直防旋板的迷宫密封进口防旋板结构方案最优。研究结果可为交错齿迷宫密封防旋板设计提供参考。

关键词：迷宫密封泄漏特性动力学特性计算流体动力学防旋板

具有前置凸台防旋板的汽轮机交错齿迷宫密封动力学特性研究

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西安交通大学学报 2024年第6期58卷 53-64页

作者：殷戈黄彪黄新长邵峰张子涵李志刚国能南京电力试验研究有限公司南京210000 东方电气集团东方汽轮机有限公司四川德阳618000 西安交通大学叶轮机械研究所西安710049

为提高汽轮机多级轴端迷宫密封动力学性能,针对汽轮机两级轴端交错齿迷宫密封,开展了具有前置凸台的新型防旋板结构方案设计和止旋抑振性能评估。首先,针对两级轴端交错齿迷宫密封,设计了一级和两级传统防旋板、一级和两级前置凸台新型... 详细信息

为提高汽轮机多级轴端迷宫密封动力学性能,针对汽轮机两级轴端交错齿迷宫密封,开展了具有前置凸台的新型防旋板结构方案设计和止旋抑振性能评估。首先,针对两级轴端交错齿迷宫密封,设计了一级和两级传统防旋板、一级和两级前置凸台新型防旋板等动密封防旋板结构方案,并建立了具有“虚拟旁路边界”的有、无防旋板多级交错齿迷宫密封动力学计算模型,实现了对多级动密封进口压力场和高预旋速度场的精准模拟;然后,采用基于多频椭圆轨迹涡动模型的动密封气流激振动力学特性(CFD)摄动数值预测方法,对比分析了无防旋板、传统防旋板和新型前置凸台防旋板作用下,两级交错齿迷宫密封泄漏特性和气流激振动力学特性;最后,通过分析不同防旋板结构方案下,两级交错齿迷宫密封腔室旋流发展、腔室速度场和动态压力分布、转子面气流激振力,阐明了防旋板的止旋抑振机制。结果表明:无防旋板的迷宫密封具有最低的泄漏量,一级传统防旋板或一级前置凸台防旋板的设置会使密封齿数减少,导致密封泄漏量增加约4.5%;相比于一级防旋板,具有两级防旋板的迷宫密封泄漏量增加约5.5%;相比于传统防旋板,前置凸台防旋板可减小交叉刚度、增大有效阻尼;相比于一级防旋板,两级防旋板可减小高涡动频率下的交叉刚度、增大直接阻尼,进而提高密封的有效阻尼;在传统防旋板的基础上设置前置凸台可提升防旋板的止旋性能,且两级防旋板可有效抑制密封下游区域的旋流发展,能显著提升迷宫密封动力学性能、抑制汽轮机轴系振动失稳。

关键词：迷宫密封泄漏特性动力学特性防旋板

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某离心空气压缩机的数值分析与优化

热能动力工程 2024年第7期39卷 54-61页

作者：王娟丽钱禹龙王姗赵先波东方汽轮机有限公司四川德阳618000

为对比大流量系数离心叶轮设计中曲线元素三元叶轮与直线元素三元叶轮的气动性能,以某储能用离心空气压缩机的首级为研究对象,使用NREC Axcent软件进行造型,结合CFD软件对离心叶轮进行优化,并对比分析了优化后直线元素三元叶轮和曲线元... 详细信息

为对比大流量系数离心叶轮设计中曲线元素三元叶轮与直线元素三元叶轮的气动性能,以某储能用离心空气压缩机的首级为研究对象,使用NREC Axcent软件进行造型,结合CFD软件对离心叶轮进行优化,并对比分析了优化后直线元素三元叶轮和曲线元素三元叶轮的气动性能。所研究对象的叶轮为三元闭式离心叶轮,扩压器翼型为有使用叶扩压器。结果表明:曲面元素叶轮二次流不明显,流动损失小,低速流团分布区域小于直线元素;对有叶扩压器与叶轮出口气流进行匹配,扩压器入口攻角在-5~5°范围较佳。

关键词：离心压缩机全可控涡自动优化效率

燃气轮机透平盘腔流动换热及轮盘热固耦合特性数值研究

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中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1460-1467,I0017页

作者：王培宇张鑫磊张荻苏鹏飞谢永慧孔祥林西安交通大学能源与动力工程学院陕西省西安市710049 东方电气集团东方汽轮机有限公司四川省德阳市618000

针对燃气轮机安全运行问题,为保证盘腔良好冷却效果以及轮盘强度可靠性,该文对盘腔流动换热以及轮盘热固耦合特性进行数值研究。建立三级轮盘盘腔分析模型,对比转速及流量对盘腔流动换热特性的影响。基于流动换热结果分析轮盘应力及变... 详细信息

针对燃气轮机安全运行问题,为保证盘腔良好冷却效果以及轮盘强度可靠性,该文对盘腔流动换热以及轮盘热固耦合特性进行数值研究。建立三级轮盘盘腔分析模型,对比转速及流量对盘腔流动换热特性的影响。基于流动换热结果分析轮盘应力及变形特性。结果表明:当转速增大时,各腔室内压力损失降低,换热面努塞尔数(Nu)呈现下降趋势,最多降低约66.1%;而当流量增大时,各腔室内压力损失升高,部分换热面Nu呈现上升趋势,最多升高约198%。在多种载荷综合作用下,轮盘最大等效应力为996.06 MPa,最大径向变形为2.62 mm。结果可为保证燃气轮机轮盘安全性提供一定技术支撑及数据参考。

关键词：燃气轮机轮盘盘腔流动换热热固耦合

基于接触区域自适应调整的圆弧头立铣刀后刀面磨削轨迹精确计算方法

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中国机械工程 2024年第7期35卷 1222-1231,1240页

作者：刘哲杨德存阳智麾江磊西南交通大学机械工程学院成都610031 东方电气集团东方汽轮机有限公司德阳618000

为保证圆弧头立铣刀后刀面的加工精度,提出一种基于接触区域自适应调整的圆弧头立铣刀后刀面磨削轨迹精确计算方法。通过圆弧头立铣刀结构特征分解构建了后刀面的数学模型;通过计算砂轮和后刀面之间的磨削接触区域,自适应修正砂轮姿态,... 详细信息

为保证圆弧头立铣刀后刀面的加工精度,提出一种基于接触区域自适应调整的圆弧头立铣刀后刀面磨削轨迹精确计算方法。通过圆弧头立铣刀结构特征分解构建了后刀面的数学模型;通过计算砂轮和后刀面之间的磨削接触区域,自适应修正砂轮姿态,避免磨削干涉,实现了后刀面几何参数控制的准确性和一致性,并保证了曲面的光滑连接。最后,在VC++平台算法模块开发的基础上,通过加工仿真和磨削试验验证了该算法的有效性。

关键词：圆弧头立铣刀后刀面磨削轨迹接触区域自适应调节

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