超超临界汽轮机转子的密封动力特性研究_焦晓峰.pdf
《超超临界汽轮机转子的密封动力特性研究_焦晓峰.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《超超临界汽轮机转子的密封动力特性研究_焦晓峰.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷 第 期 年 月 汽 轮 机 技 术.收稿日期:基金项目:内蒙古电力科学研究院自筹科技项目()。作者简介:焦晓峰(),男,硕士,高级工程师。从事汽轮机故障诊断及处理相关工作。超超临界汽轮机转子的密封动力特性研究焦晓峰,李晓波,贾 斌,司和勇,陈东超(内蒙古电力科学研究院,呼和浩特;东北电力大学能源与动力工程学院,吉林)摘要:超超临界汽轮机组的蒸汽参数高、转子的直径大,可能使得密封结构的汽流激振问题更加突出。以某 汽轮机超高压缸迷宫密封为例,建立三维密封转子模型,采用改进用户自定义函数()实现转子的多频涡动模拟。以机组热耗验收工况为边界参数,分析了不同负荷、压比、预旋比下密封动力特性的变化
2、规律。结果表明:高频率下直接刚度受负荷影响明显。密封前后压差增大,蒸汽轴向贯通效应增强,周向旋转减弱,有效阻尼提升。变压比下密封的动力特性变化与变负荷相似。压比增加,有效阻尼增加,密封抑制涡动作用较好。密封动力特性会受到进口蒸汽速度预旋较明显的影响,涡动频率在 以下或 以上时,转子密封的稳定性比较差。关键词:超超临界机组;迷宫密封;汽流激振;动力特性分类号:文献标识码:文章编号:(),(,;,):,()(),:;前 言叶轮机械为提高通流效率常在动静间隙处安装迷宫密封。由于转子的旋转运动,密封内部的流体会存在一定的周向运动,进而形成类似于气动轴承的动压效应,。转子存在偏心使得密封周向间隙不均,会
3、加剧这种气动效应,形成密封汽(气)流激振。对于超超临界汽轮机来说,机组蒸汽参数与容量均有大幅度的提升,转子直径增大,因此其密封汽流激振问题较为显著。汽流激振的影响因素较多,包括运行参数,如压比、流体预旋等,还包括密封结构参数,如密封齿数、凸台、腔体深度等。此外,不同的密封形式也影响着汽流激振特性,如迷宫密封、径向密封、蜂窝密封以及阻尼密封等。激振过程中产生的不平衡力会改变转子的动力学性能,诱导转子失稳。转子的密封动力特性的研究对于分析汽流激振的机理及规律具有重要意义,很多研究通过实验分析或者数值模拟进行密封动力特性变化规律的研究,得到了很多有益结论。我国的火力发电机组通常需要承担调峰任务,汽轮
4、机常处于变工况运行,密封进出口压比或蒸汽的旋流强度会发生变化,而这将导致密封的动力特性发生较大的改变。现有的密封汽流激振及动力特性研究主要针对设计工况的参数进行分析,其相关结果对于变工况机组缺乏一定的指导。因此,为探究机组在不同负荷以及进汽条件下密封汽流激振对转动力学特性的影响,本文建立 超超临界汽轮机隔汽 轮 机 技 术第 卷板密封模型,采用 用户自定义函数 和 刚体壁面控制实现转子的涡动运动,分析机组负荷、压比和进口预旋变化对涡动转子的密封动力特性的影响。计算模型 物理模型根据某百万超超临界汽轮机的结构参数建立第二级隔板迷宫密封的模型,结构如图 所示。具体结构参数见表,转子直径达,进口蒸汽
5、参数为、。图 某百万机组隔板迷宫密封结构与网络采用 将环形密封划分为 个 结构,分别对密封齿顶、腔内壁面和转子表面进行网格加密,保证壁面 值在 范围内,密封腔内剖面网格如图 所示。将激振力作为参考值,模型划分的网格数在 万以后,隔板密封的汽流激振力的变化幅度小于。涡动方程基于小扰动理论,密封动力特性在微小扰动下其动力系数是关于频率的变量。因此,为求解密封动力特性须建立转子微小涡动方程以实现密封流场的瞬态求解。本文采用 用户自定义函数 和 建立涡动方程。涡动方程包含公转方程和自转方程,其中公转方程包括 的 个频率,自转速度为。涡动运动表达式如下:()()()()()()式中,为转子初始偏心半径,
6、;()为 方向上速度,;()为 方向上速度,;为公转涡动速度,;为时间,。下标 为转子涡动时的对应的频率,范围为。自转节点速度如下:(,)()(,)()式中,为自转速度,。表 密封结构参数单位:入口宽度入口径向高度间隙宽度间隙径向高度静子宽度静子径向高凸台向下高度长 短齿高度转子宽度转子径向高度轮毂侧面宽度出口宽度 数值边界以机组 工况设置边界条件以及水蒸气参数。进口压力和温度分别为、,出口压力和温度分别为、。根据动叶的叶根高度将模型进口高度适当延长,避免回流。对转子进行多频涡动计算,得到时域下转子的运动轨迹以及汽流激振力,如图 所示。从时域结果可以看出,采用 和 建立的转子涡动方程可以很好地
7、驱动转子运动,同时汽流激振力也呈现较好的波动性。对比文献的计算结果,本文计算所得的激振力和位移均具有较好的一致性,其变化趋势与波动规律与文献一致。动力系数求解对时域下的密封激振力和转子位移进行快速傅里叶变换,可得到关于涡动频率的激振力与位移分量,进而实现密封动力特性的求解,具体求解过程如下:在小扰动下蓖齿密封的汽流激振力和动力系数的关系可由下面 参数公式来表示:|()式中,、为 和 方向的分力,;、为直接刚度,;图 转子轨迹与汽流激振力第 期焦晓峰等:超超临界汽轮机转子的密封动力特性研究、为交叉耦合刚度,;、为直接阻尼,;、交叉耦合阻尼,;、分别为、方向上的位移,。当涡动频率为某一定值时根据转
8、子中心的位移可得到:|()对式()进行傅里叶变换可得:()()|()()|()式中,()、()、()和()为傅里叶变换后 形式的复数。根据高等转子动力学的小扰动理论,同一涡动频率下转子动力特性近似不变,由此建立正反两个方向的涡动轨迹,式()可变为:()()()()|()()()()|()最终可得到密封动力系数如下:()()()()()()()()()()()()根据已求得密封动力系数可计算密封有效阻尼如下:()为进一步验证转子涡动模型和湍流模型的有效性,建立与文献相同的迷宫密封模型并进行计算,得到密封有效阻尼如图 所示。图 有效阻尼验证从对比结果来看,本文 的计算结果比对比文献采用 的计算结果
9、更接近 的实验值,因此采用的 和 的“公转自转”组合涡动模型具有较好的准确性。结果分析 变负荷动力特性分别进行、和 工况下的密封动力特习惯分析,采用快速傅里叶变换将计算得到的时域数据转换到频域,进行密封动力系数的求解,得到的直接刚度如图 所示,由于、两个方向的直接刚度随负荷变化规律类似,这里只给出了 随负荷变化的图形。图 不同负荷下的直接刚度可以得出,涡动频率升高,直接刚度绝对值增大。根据汽轮机变工况特性,变负荷时中间级压比变化较小,直接刚度随负荷的增加更可能是由密封进出口压力升高、转子偏心引起压差增大所导致。直接阻尼随着负荷的变化如图 所示,可以得出,总体上来说,直接阻尼随着负荷的增加而增加
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 临界 汽轮机 转子 密封 动力 特性 研究 焦晓峰
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。