660MW汽轮机低压排汽缸联合末级整圈叶片气动性能研究

题目：660MW亚临界凝汽式汽轮机热力系统的设计学院: 材料与冶金学院专业: 热能与动力工程学号:学生姓名:指导教师:日期:摘要汽轮机作为现代重要的动力机械设备，在国家动力能源方面起着举足轻重的地位。

本次设计一方面是为了巩固所学的理论知识，强化对汽轮机整体的认知；另一方面，也是希望借此设计培养独立思考及动手解决问题的能力，为今后的工作学习打下基础。

本文设计的是一台660WM亚临界凝汽式汽轮机，首先根据基本参数的要求，完成透平机械的热力设计，即选定汽轮机的基本参数和结构形式，确定通流部分的重要尺寸，求出整机的内功率和内效率，然后由设计得出的参数，进行汽耗量和功率的校核，最后完成其结构设计。

本设计采用的是三缸四排汽，高中压缸合缸，低压缸四流程的亚临界反动凝汽式设计，是当前国内大型机组的主流设计形式，同时采用一次中间再热，提高发电效率，八级抽汽加热给水提高给水温度，以提高机组的效率。

最终在设计工况下的热耗量是8140.64KJ/KWh，汽轮机机组的绝对电效率是44.23%，在设计上是安全可靠的。

关键词：汽轮机；能源；设计；亚临界AbstractTurbine as an important driving force of modern machinery and equipment, plays an important role in the national power energy.The design on the one hand is to consolidate the theoretical knowledge learned, to strengthen awareness of the turbine as a whole; the other hand, is hoping to design independent thinking and the ability to begin to solve the problem, lay the foundation for future work and study.This design is a 660WM subcritical condensing steam turbine, the first under the requirements of the basic parameters, complete thermal turbomachinery design, namely the basic parameters and structure of the selected turbine, determine critical dimensions flow passage is obtained and internal efficiency within the power of the machine, and then drawn by the design parameters, steam and power consumption checking, finalizing his design.This design uses a three-cylinder four exhaust, subcritical reaction condensing steam turbine cylinder closing cylinder design, low pressure cylinder, four processes are designed to form the current mainstream domestic large units, while using single reheat, improve power generation efficiency , eight steam extraction feedwater heating water temperature increase to improve the efficiency of the unit.Final heat consumption at design condition is 8140.64KJ / KWh, absolute power efficiency steam turbine plant is 44.23%, the design is safe and reliable.Key words：Turbine; Energy; Design; Subcritical目录1 绪论 (1)1.1 汽轮机简介 (1)1.2 电站高参数大容量汽轮机技术研究和国内外发展现状 (1)1.3 设计意义 (2)1.4 论文研究内容 (2)2 热力系统设计 (4)2.1 设计基本参数选择 (4)2.2 汽轮机热力过程线的拟定 (4)2.3 汽轮机进汽量计算 (6)2.4 抽汽回热系统热平衡初步计算 (7)3 调节级设计 (14)3.1 调节级形式及焓降确定 (14)3.2 调节级主要参数的确定 (14)3.3 调节级详细计算 (15)3.3.1 喷嘴部分的计算 (15)3.3.2 动叶部分计算 (18)3.3.3 级内损失的计算 (20)3.3.4 级效率与内功率的计算 (21)4 非调节级计算 (22)4.1 高压缸非调节级计算 (22)4.2 中压缸非调节级计算 (24)4.3 低压缸非调节级计算 (26)4.4 抽汽压力调整 (28)4.5 重新列汽水参数表 (29)5 汽轮机各部分汽水流量和各项热经济指标计算 (31)5.1 重新计算汽轮机各段抽汽量 (31)5.2 汽轮机汽耗量计算及流量校核 (32)6 结束语 (34)参考文献 (35)致谢 (36)1 绪论1.1 汽轮机简介汽轮机是一种以水蒸汽为工质，通过将蒸汽热能转变为机械能的外燃高速旋转式原动机。

汽轮机低压缸喷水减温对末级叶片气动性能和强度性能的影响摘要：轴封系统是汽轮发电机组中的重要热力系统。

其低压轴封依靠轴封蒸汽进行密封，以防止空气进入汽轮机低压缸，保证凝汽器有足够真空。

轴封供汽温度的高低和稳定直接影响机组安全性和经济性。

关键词：汽轮机末级；喷水减温；气动性能１存在的主要问题在近几年的节能评价、指标查评中，发现多数电厂汽轮机低压缸轴封蒸汽系统存在喷水减温器后温度测点波动大、各低压缸轴封进汽温度偏差大且无合适的调整手段等问题。

部分轴封供汽温度波动最低达１０２℃，很容易导致低压轴封蒸汽带水、机组漏真空、轴承振动过大。

具体问题包括：减温器后温度波动较大；离减温器近的低压轴封进汽温度偏低；离减温器远的低压轴封进汽温度偏高；通过调整轴封减温器后的温度设定值，难以兼顾多个低压轴封，容易出现一个低压轴封空气内漏、另一个低压轴封蒸汽外漏；为避免做真空严密性试验时不合格，部分电厂做试验时提高轴封母管蒸汽压力，试验过后，担心蒸汽从低压轴封处外漏，又人为降低轴封母管压力，真空严密性试验虽然合格，但试验结果代表性差。

实际运行中空气内漏时有发生，并存在机组寿命降低、动静摩擦、振动增大等不安全事故的隐患。

2计算模型和数值方法2.1CFD数值方法本文的研究对象为600MW汽轮机低压缸末级，其中静叶片52只，动叶片80只。

根据截面型线坐标生成静叶与动叶的几何模型。

静叶流道与动叶流道由Bladgen生成。

为了保证汽轮机低压缸在近零功率下运行的安全性，对后缸的喷水减温进行改造，喷水喷嘴的位置由原来的外缘导流环上改为内缘导流环上，如图1所示。

在内缘导流环上均匀布置16个喷水口。

由于级的周向对称性，采用周期性边界条件计算一个喷水口即可反映整周流动的特点并且可以节省计算时间，其中一个喷水口对应5个动叶流道。

由于3个静叶流道与5个动叶流道的节距比接近于1，因此选择3个静叶流道、5个动叶流道和1/16的排汽通道作为流体域。

通过创建虚拟注射区域建立喷水喷嘴，喷水喷嘴直径6mm，喷水角65°，流体域的几何模型如图2所示2.2设计蒸汽强制混合装置通过分析研究轴封蒸汽减温系统工艺过程设计中的缺陷，找出减温器后各个温度测点偏差大的原因；确认了减温器后管道中蒸汽参数分布及流动状态，设计了提高蒸汽混合均匀性的混温器。

改善汽轮机低压缸末级叶片调峰性能的探讨王家楹（浙江省电力公司浙江杭州310007）摘要：大型汽轮机参与电网调峰运行，在低负荷、小容积流量下将会产生动叶出汽边水蚀、叶片颤振等新问题，对此分析了其产生的机理，提出改进措施。

关键词：汽轮机调峰性能改进随着电网用电负荷特性的变化，对燃煤机组的调峰要求也越来越高。

但对于早些年按基本负荷运行设计的汽轮机发电机组，当采用低负荷的调峰运行方式时，由于机组偏离了原设计工况，经济性和可靠性均受到影响。

对汽轮机本体来讲，调峰机组频繁的起停及变工况运行，增加了机组的低周疲劳，其影响部位主要为旋转件：如转子和叶片及汽缸等部位。

统计表明，低压缸叶片损坏的数量约占全部损坏叶片数的85％，而末级和次末级叶片损坏数约占低压缸叶片损坏数的75％。

例如：镇海电厂200 MW机组经过一段调峰工况的运行后，曾发现汽轮机末级叶片冲蚀严重。

在小容积流量工况下，由于流动情况的改变，末级叶片受到的影响分析如下。

1、动叶出汽边水蚀小容积流量时，原设计流场被破坏，末级叶片沿叶高的热力参数将重新分布，沿汽缸壁和叶轮的汽流发生了分离，汽流在动叶片根部和静叶栅出口顶部出现汽流脱离，形成倒涡流区。

整个汽道只通过小部分汽流，相对的容积流量越小，旋涡区越大，分离的相对高度也就越大，图1为某机组末级叶片（叶根反动度为0.005）的测试数值。

末级叶片反动度设计的大小对低负荷下分离程度有着显著的影响。

根部反动度设计值越小，当容积流量减少而偏离设计值方向时分离的越早，分离的相对高度也越大，反之亦然。

对原200MW汽轮机末级叶片做各种负荷完全平衡计算，计算结果表明：当负荷低于60％时，根部出现负反动度，当负荷降低至40％时，根部反动度达－19％，同负反动度一起出现的是动叶前后近根部的递压梯度，此时动叶后的静压力将大于动叶前的静压力，在这种汽流条件下将使叶型表面的附面层增厚乃至脱离，为在根部区形成一个较大的倒涡流区造成外部条件。