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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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长外伸段压缩机转子动力学特性研究

热能动力工程 2024年第6期39卷 163-168页

作者：龚军军高进黄涛赵仕志东方电气集团东方汽轮机有限公司

为研究长外伸段压缩机转子动力学特性，采用数值分析和实验相结合的方法研究了压缩机转子外伸段长度、莫顿效应以及弹性联轴器质量对转子动力学特性的影响。研究表明：在转子动力学有限元模型中考虑弹性联轴器质量以及增加转子外伸段长... 详细信息

为研究长外伸段压缩机转子动力学特性，采用数值分析和实验相结合的方法研究了压缩机转子外伸段长度、莫顿效应以及弹性联轴器质量对转子动力学特性的影响。研究表明：在转子动力学有限元模型中考虑弹性联轴器质量以及增加转子外伸段长度均会降低转子临界转速；莫顿效应引起轴颈处热弯曲产生的热不平衡量和外伸段处的不平衡量共同导致转子外伸段振动大幅增加；适当增加轴承顶隙可有效抑制莫顿效应，从而降低转子进气侧轴振。

关键词：长外伸段转子弹性联轴器莫顿效应外伸段振动动力学特性

X19CrMoVNbN11-1叶片钢的晶粒长大行为

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金属热处理 2024年第1期49卷 108-112页

作者：宋明强王贺宋晶晶刘松锋上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂上海200240

通过对3组X19CrMoVNbN11-1叶片钢进行不同的热处理,研究加热温度、保温时间、升温速率和原始状态对奥氏体晶粒长大的影响规律。结果表明,X19CrMoVNbN11-1钢奥氏体晶粒长大规律的显著差异主要受原始组织状态的影响,各热处理参数对晶粒长... 详细信息

通过对3组X19CrMoVNbN11-1叶片钢进行不同的热处理,研究加热温度、保温时间、升温速率和原始状态对奥氏体晶粒长大的影响规律。结果表明,X19CrMoVNbN11-1钢奥氏体晶粒长大规律的显著差异主要受原始组织状态的影响,各热处理参数对晶粒长大的影响排序为:加热温度>升温速率>加热时间;500℃/h速率升温至1050℃保温3 h后空冷正火预处理,可有效改善X19CrMoVNbN11-1钢后续调质处理后的晶粒度等级及均匀性,使1100℃保温3 h调质处理后的晶粒度控制在5~6级水平。在试验条件下,该钢在1100℃保温时,适当的升温速率(500℃/h)和保温时间(3 h)可获得较好的晶粒细化效果。

关键词：耐热钢叶片钢晶粒长大正火预处理

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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用于工业供汽的大型储蒸汽罐技术及结构分析

汽轮机技术 2024年第2期66卷 88-90,94页

作者：林秋宇崔栋良哈尔滨汽轮机厂有限责任公司哈尔滨150046

为满足供汽单位在常规火电快速变负荷及深度调峰时工业供汽的需求,针对直接存储蒸汽的设备进行研究,以保证供汽的快速性、稳定性及连续性。以某项目实际需求为依据,进行大型储蒸汽罐的方案设计,就无法采用常规计算且易发生失效主要结构... 详细信息

为满足供汽单位在常规火电快速变负荷及深度调峰时工业供汽的需求,针对直接存储蒸汽的设备进行研究,以保证供汽的快速性、稳定性及连续性。以某项目实际需求为依据,进行大型储蒸汽罐的方案设计,就无法采用常规计算且易发生失效主要结构,即罐壁与罐底连接结构进行数值模拟计算,通过计算结果分析,验证了该设备结构的可靠性,以及大型储蒸汽罐用于工业供汽方案的可行性。

关键词：储蒸汽罐工业供汽灵活性调峰结构分析

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绥中880MW汽轮机阀门进汽方式优化

汽轮机技术 2024年第2期66卷 99-101,112页

作者：张启林刘世云赵腾哈尔滨汽轮机厂有限责任公司哈尔滨150046

绥中880MW机组虽进行过现代化通流改造,但调节阀、进汽机构及控制形式并未改造,仍沿用原单阀运行模式,对机组效率影响较大。通过优化阀门开启顺序、优化流量曲线重叠度并进行大量轴承载荷理论计算,对阀门不同进汽方式进行优化研究,推荐... 详细信息

绥中880MW机组虽进行过现代化通流改造,但调节阀、进汽机构及控制形式并未改造,仍沿用原单阀运行模式,对机组效率影响较大。通过优化阀门开启顺序、优化流量曲线重叠度并进行大量轴承载荷理论计算,对阀门不同进汽方式进行优化研究,推荐合理运行方式,解决单阀一直无法切换问题,达到了预期效果,提高了经济性,在同类机组中具有较高的应用推广价值。

关键词：单阀顺序阀双对角进汽轴承载荷

基于包络分析的汽轮机叶片振动监测信号处理方法

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汽轮机技术 2024年第2期66卷 117-119页

作者：刘志德程学亮魏红阳翟彦恺哈尔滨汽轮机厂有限责任公司哈尔滨150046

以汽轮机末级叶片为研究对象,使用末级叶片径向围带上方的传感器采集叶片振动信号,针对信号波动较大,难以确定每支叶片通过传感器位置时刻的问题,采用时域信号的处理方法来确定触发时刻。对信号使用两层Hampel滤波器来消除信号的野点;... 详细信息

以汽轮机末级叶片为研究对象,使用末级叶片径向围带上方的传感器采集叶片振动信号,针对信号波动较大,难以确定每支叶片通过传感器位置时刻的问题,采用时域信号的处理方法来确定触发时刻。对信号使用两层Hampel滤波器来消除信号的野点;对处理完的数据进行重采样,消除小范围的波动量;使用平滑滤波来处理数据,使得信号在局部具有单调性;求取信号的包络线,将包络线乘以系数作为信号的触发门限。相对于频域滤波方法,该方法较好地保持了信号的形状,能够精确地识别叶片通过传感器的时刻,对于波动大的信号尤其适用。

关键词：叶片振动时域包络滤波