基于CFD的蒸汽调节阀流量特性研究之二.pdf

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1、第53卷第6期汽轮机技术Vol_53No．62011年12月TURBINETECHNOL0GYDec．201l基于CFD的蒸汽调节阀流量特性研究之二高怡秋，周振东，张李伟(中国船舶重工集团公司第704研究所，上海200031)摘要：汽轮机蒸汽调节阀采用阀后联通的方式可有效减小在低负荷运行、小流量调节时叶片的汽流弯应力，提高机组运行的安全可靠性。对阀后联通结构的调节阀进行了理论推导和计算，结合CFD数值模拟手段得到了阀门的流量特性。运用倒推法对阀门型线做出了改进，得到新的型线并进行了验算，结果表明阀门流量特性曲线光滑、平稳，调节性能良好。关键词：汽轮机；蒸汽调节阀；联通阀；流

2、量特性；CFD分类号：TK263．3文献标识码：A文章编号：1D01-5884f2011)06-0422-03InvestigateFluxCharactertoSteamAdjustiveValveThroughCFDMethodGA0Yi-qiu，ZHOUZhen-dong，ZHANGLi—wei(The704ResearchInstituteofCSIC，Shanghai200031，China)Abstract：Steamturbineadjustivevalvebythestructureofconnectivitycanreduceairbendingstres

3、seffectivelywheninlowloadorlowfluxcondition，andthenraisethereliabilityofequipment．ThispaperdeductandcalculatethefluxcharacterofvalvecombinedwithCFDmethodbasedonthiSstructure．DeducebackwardtoimprovelineofvMveandvalidateit，theresultindicatethatfluxcurveissmoothandadjustivecharacterisgood．Key

4、words：turbine；steamadjustivevalve；connectivevalve；fluxcharacter；CFD稳定性，而且两阀联通与单个大尺寸阀门相比，该结构也不0前言会产生因阀门面积增大而增加油动机负担的问题。阀V汽轮机为了与外界负荷保持平衡，经常需要调整其功率，而决定汽轮机功率的最重要也是最容易控制的因素是汽轮机的进汽量。目前常见的汽轮机配汽方式主要包括：喷嘴配汽、节流配汽、滑压配汽、全电调式配汽、旁通配汽。喷嘴配汽作为最常见的配汽方式，主要由部分进汽度可变的调节级和采用多阀系统的调节阀组成。汽轮机第一通流级静叶分成若干个“喷嘴组”，与相同数量的

5、调节阀相连，阀后空间相互隔开，允许各喷嘴组前建立不同的压力，通过不同的流图1调节阀示意图量，二者共同参与流量的调节。通常喷嘴配汽调节级动叶承受最大强度时，一般不是发l联通阀的计算生在最大流量工况下，而是发生在第二组调节阀将开未开一时。为了扩大低负荷节流配汽运行段，改善调节级动叶强度通常在第一个阀打开后，后续阀门的开启应选取合适的设计条件和气动阶段进汽加热均匀性，设计者可采用I阀、重迭度，以使流量升程曲线线性化，避免因下一阀打开初期Ⅱ阀同步开启，或I阀、Ⅱ阀阀后联通的方式。流量增加、功率减小引起负荷的摆动。对于本文阀门，重迭I阀、Ⅱ阀阀后联通的方式可有效减小在低负荷运行、量取

6、8ram，原阀组流量升程曲线如图2所示，在后续阀门开小流量调节时叶片的汽流弯应力，提高机组运行的安全可靠启时流量曲线变化率不大，流量过渡平稳。性。通常一个调节阀与一个喷嘴组对应，两个流道相互独当采用联通阀结构型式，其流量的计算与原阀有所不立，即阀I对应喷嘴组I，阀Ⅱ对应喷嘴组Ⅱ，以下简称原同。阀后喷嘴有流量公式阀，如图1(U)；而联通阀则是将阀后流道联通，即阀I对应厂Q=0．7524pl^／F。(1)喷嘴组I、喷嘴组Ⅱ，阀Ⅱ也对应喷嘴组I、喷嘴组Ⅱ，以下V11简称联通阀，如图1(b)。这样不但降低了叶片强度，提高了式中，P、为喷嘴前、调节阀后蒸汽压力、比容；Fc为喷嘴喉收稿

7、日期：20113-06作者简介：高怡秋(1983．)，男，工学硕士，主要从事主要从事船舶汽轮辅机的相关研究。第6期高怡秋等：基于CFD的蒸汽调节阀流量特性研究之二423^∞，{bo、=暮堪876S43210Qz=Q=QI+QⅡ_=(QI，+QⅡ，)又有Q=，(L)，再根据上文得到的新的函数关系Q=，(Q，卢)，联立即可求出阀I、阀Ⅱ的总流量Q，则阀组的流量升程曲线如图4所示。可以看出，联通阀在阀Ⅱ开启初期出现了流量的突然上升，这是由于阀I对应的喷嘴面积增大，在开启过程中压力随升程升高较原阀缓慢，在相同升程时彭台门系