回热抽汽对上游级气动性能影响数值研究

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1、第52卷第2期汽轮机技术Vo1．52No．22010年4月IURBINETECHNOLOGYApr．2010回热抽汽对上游级气动性能影响的数值研究杨少国，张红艳，任贵龙(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨，150046)摘要：针对某型机组高压缸带有抽汽结构的两级叶栅流道，进行了考虑全周叶片通道的数值模拟，研究了抽汽系统对汽轮机内流动特性的影响。结果表明，抽汽对于上游级静叶流动的影响较弱，气动参数没有出现明显的周向不均匀性，但是对上游级的动叶气动参数沿周向分布的均匀性产生了明显影响，并降低了上游级的气动性能。关键词：汽轮机；回热；抽汽；数值模拟分类号：TK262文献标识码：A文章编号：10

2、01-5884(2010)02-0099-02NumericalInvestigationofEffectofRegenerativeSteamExtractiononAerodynamicPerformanceoftheUpstreamStageinaSteamTurbineYANGShao-guo，ZHANGHong-yan，RENGui—long(HarbinTurbineCompanyLimited，Harbin150046，China)Abstract：Based011thetwostagecascadepassageswithsteamextractionstructurei

3、naHPsteamturbineunit，numericalsimulationoffIlIlcirclebladepassagesiscarriedoutandtheinfluenceofsteamextractionsystemonflowcharacteristicsofthesteamturbineisstudied．Theresultshowsthatsteamextractionhasmuchlessefectontheflowoftheupstreamstator，andaerodynamicparametersdonttakeonobviouseircumfereneia

4、lasymmetry．Whileithasobviousefectontheasymmetryoftheaerodynamicparameterdistributionoftheupstreamrotorandreducestheaerodymrmieperformanceoftheupstreamstage．Keywords：steamturbine；heatregeneration；steamextraction；numericalsimulation先由UGNX5进行几何实体生成工作，然后应用ANSYS0前言ICEMCFD11完成几何体网格生成。叶栅流道内的网格由H型和O型网格组成

5、。计算的总网格数为l000万。选用现代电站用大型蒸汽轮机普遍采用回热和再热循环系CFX提供的干蒸汽介质进行计算。图2表示各列叶片的几统。回热抽汽会引起抽汽口附近透平通流部分、抽汽缝隙及何。表1、表2分别列出了详细的进口、出口边界条件，采用集汽室内流动参数在径向和周向分布不均匀⋯。最近几年k一8湍流模型进行计算。在汽轮机设计中都有增大抽汽量的趋势。抽汽量的增大会进一步加剧流动参数分布的不均匀，而通常透平设计中并未充分考虑抽汽所引起的流动不均匀性j。另外，据一些相关资料介绍，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附近流动的不均匀性有直接关系]。1111~本文对

6、抽汽口附近透平通流部分(抽汽口前1级、抽汽6S7S7R口后1级、抽汽缝、集汽室和抽汽管道)进行整周全三维数值图1计算区域图2各列叶栅叶片模拟，分析抽汽对透平级通流部分以及抽汽系统内部流动的表1进口边界条件影响，着重分析抽汽所引起的周向和径向不均匀对前1级动叶流动效率和气动性能的影响。1物理模型选取了机组高压缸抽汽结构进行计算。抽汽缝位于高边界位置出口静压，MPa出口流量，kg／s压第6级(上游级)动叶出口与第7级(下游级)静叶进口之间，缝隙宽度为25mm。图1表示计算所选取的网格区域。吐圭田I圆搔都田△曼-rloGrid11完成，抽汽系统首收稿日期：2009-08—17作者简介：杨少国(

7、1973一)，男，工程师，在读工程硕士，从事汽轮机设计工作。100汽轮机技术第52卷沿周向和径向扩展，高低压差逐渐增加，这种发展趋势继续2抽汽对上游级周向均匀性的影响至出口。从出口到抽汽结束，压力分布发生相反的变化，换言之在动叶栅下游汽流的掺混作用下，低压区面积缩小，高图3表示动叶横截面静压等值云图，由图可见在动叶入低压差降低。尽管如此，在抽汽接近结束的横截面上，仍然口静压分布已经出现周向不均匀性。在环形横截面的上半存在一个占1／4