基于多因素影响的汽轮机低压排汽通道气动优化研究2

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1、DOI：文章编号:中图分类号：TK264基于多因素影响的汽轮机低压排汽通道气动优化研究曹丽华,李勇（东北电力大学能源与动力工程学院，吉林省吉林市132012）NumericalInvestigationsonLowPressureLastStage-ExhaustPassageBuilt-inPump-linefor600MWSteamTurbinesCAOLihua,LIYong(SchoolofEnergyandPowerEngineering,NortheastDianliUniversity,Jilin132012,Jili

2、nProvince,China)ABSTRACT：KEYWORDS：摘要：基于正交试验研究600MW汽轮机低压双排汽通道气动性能的多因素影响程度，采用计算流体动力学软件三维求解N-S方程和k-e两方程，对加装导流装置的排汽通道优化进行数值试验。结果衣明，末级流场是排汽通道气动性能的关键影响因素，对通道流场优化时应考虑影响气动性能的末级排汽、抽汽管道和小汽轮机排汽等因索及各因索交互作用的影响。喉部内置导流装置可以降低了喉部出口速度场的波动程度；在机组100%THA时引起排汽通道总压降仅用加T0.72%,静压恢复能力提高了19.49%,

3、使总压降的增幅小于静压恢复系数的増幅。并且，内置导流装置适用于不同的负荷运行，可以在引起很小的能量损失的情况下明显的改善排汽通道流场的气动性能，有效提高机组的经济性效益。关键词：汽轮机；排汽通道；正交试验；末级；气动性能1INTRODUCTION近年来，煤电机组发展的大趋势一总是朝“大型、高参数、洁净”方向，在执行更严格能效环保标准的前提F,对燃煤机组全而实施超低排放和节能改造，以实现到2020年现役600MW及以上机组（除空冷机组外）改造后平均供电煤耗低于300g/kWh[1]o而600MW汽伦发电机组在火电总装机容量比重已达到3

4、6.8%以上⑵，其中汽轮机排汽系统损失占整机损失的2%⑶。为此，有必要对'600MW汽伦机排汽系统存在能耗问题进行气动优化，实现机组的节能改造。目前国内外对排汽通道气动性能优化的研究主要是以数值模拟为技术手段〔4-习，排汽通道由排汽缸和喉部组成，对通道不同部位的流场优化，会产牛不同的气动性能效益。末级排汽流经排汽缸实现了“轴向-径向”的90。翻转,使流场气动呈现三维复朵变化，对排汽缸扩压管型线进行优化设计，nJ以有效提高排汽缸静压恢复系数血性在排汽缸内加装辅助导流挡板和分流板也对改善排汽缸气动性能和流场分布叨；同时，应考虑末级出口紊

5、乱不均匀的流场对排汽缸气动性能的重要影响，将末级与排汽缸耦合的数值研究可以更加真实的反映流动特性[,0-13]o而喉部内置有管径较大的抽汽管道、小汽轮机排汽等影响气动的因索，使喉部内流场不均匀，肓接影响凝汽器的工作性能。为此，在喉部内置导流装置，引导汽流由高速区域向低速区流动，使流场高速区汽流降低、低速区汽流升高，由此叮提高喉部出口速度场的均匀性，改善喉部的气动性能〔⑷。上述研究主要针对单排汽口的排汽通道，耒考虑正、反向末级排汽、内置抽汽管道、小汽轮机排汽和流动工质等因素及其各因素之间的交互作用对气动性能的影响。鉴于此，本文重点研究

6、带双排汽口的排汽通道气动性能的影响因索，基于四因素二水平正交试验设计，分析各因素及其交互作用对排汽通道气动性能的影响程度。在此基础上，通过加装内置导流装置对排汽通道进行气动优化，获得考虑多因素影响下的排汽通道气动流场，为汽伦机排汽通道流场的改造提供新思路。2数值方法和验证以某600MW超临界汽轮发电机组低压双排汽通道为计算对彖，排汽通道进口为末级排汽流场出口,动叶径向高度1029mm,叶顶间隙11.2mm,简化后计算模型如图1所示。末级计算域及具网格如图2所示。I.PoutercylinderExhausthoodCondenser

7、ihroatMowguideLaststage(iuidingconeSteamextractionpipelineSteamexhaustIinletofBITTCondenserthroatoutletLPheaterFigure1.ComputationalmodelingoftheLPexhaustpassage.Figure2.Computationaldomainandgridoflaststage.选用标准k-e湍流模型和salable壁血函数法，建立双Eulerian湿蒸汽凝结相变模型或过热蒸汽模型为流动工质，采用汽

8、轮机热耗率验收工况(THA)给定计算域进I」和出I」边界分别为质最流最进口和压力出口的边界条件，基于有限控制容积法离散求解排汽通道内流动的三维可压缩雷诺时均Navier-Stokes(N-S)A程。表1为计算域的网格信息，当排汽通道和