回热抽汽对汽轮机性能影响的数值研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:siany
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随着能源危机的不断袭来,人们越来越重视能源的综合利用,而抽汽式汽轮机是能源综合利用中最具代表性的一种方式。抽汽回热和抽汽供热机组都能有效地提高汽轮机效率和能源利用率,同时也能有效地减少环境污染。现代电站用大型蒸汽轮机装置中,为提高系统经济性并满足工业和生活用热的要求,普遍采用回热和再热循环系统。汽轮机组的再热和回热系统既是汽轮机热力系统的基础,也是电厂热力系统的核心,它对机组和电厂的热经济性起着决定性的作用。汽轮机机组中较大的抽汽量,必然会使引起抽汽口附近透平通流部分、抽汽缝隙及集汽室内流动参数在径向和周向分布不均匀。这种不均匀分布会改变抽汽口附近透平的绕流状态,并改变汽轮机抽汽口附近各级透平的效率。汽轮机叶片事故多发生在抽汽口附近的透平级中,这些事故的发生显然与抽汽口处流动不均匀有直接的关系。因此从提高机组的安全性和经济性等多方面的考虑,对蒸汽轮机抽汽口附近透平以及抽汽缝、集汽室内的流场进行研究是非常必要的。  本论文对某大型带有抽汽系统的汽轮机高压级第6级和第7级叶栅内流动状况进行了CFD计算分析。计算区域包括回热汽轮机抽汽系统前后各1级(高压第6级和第7级)全周区域以及整个抽汽系统,并且同不抽汽工况的计算结果进行了对比。  数值研究结果表明,由于抽汽系统采用一个抽汽管以及抽汽缝轴向中心线与集汽室、抽汽管中心线不重合等非对称结构,加之动叶出口主流周向分速的影响,导致抽汽系统内蒸汽流动不具有对称性,这会影响抽气系统的温度场,并产生额外的热应力。抽汽对第6级静叶流动的影响相对动叶较弱,静叶流动参数没有产生明显的周向不均匀性,流动效率仅有轻微的降低。抽汽在动叶内产生了较大的周向不均匀性,其表现为动叶进口冲角向负值移动以及动叶后压力降低,而且在周向和径向愈靠近抽汽管,这种影响愈强。抽汽对第7级静叶栅气动参数沿周向和径向的分布仍有相当大的影响,并且该影响随着向抽汽点的趋近而增大。主要表现为:靠近抽汽管的前半流道总压、静压和静温相对远离抽汽点流道的降低,而且伴随流动向下游的发展这一影响逐渐弱化,但在静叶出口抽汽对气动参数周向和径向分布不均匀性的影响仍然存在。抽汽虽然影响下游静叶气动参数分布的均匀性,但没改变型面静压分布的规律,不影响叶片加载形式以及积叠线形状对静压分布的作用效果。抽汽对第7级动叶影响较小,在增加根部流动损失的同时略微降低了顶部流动损失。  总的来说,抽汽降低了机组的效率,使得第6级效率降低了1.07%,第7级效率降低了0.08%。
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