介绍了一种新型的液压系统，用于汽轮机甩负荷时慢速关闭蒸汽阀，分析了该系统的主要元件─—液压缸和二通插装阀的特点。利用数字仿真技术对该系统动态特性进行了仿真研究，并讨论了典型工况的仿真结果。

采用雷诺时均处理的N-S方程和标准k-ε湍流模型,将某新型高效冷凝发电汽轮机低压排汽缸与末级叶栅进行了联合仿真数值模拟研究。计算结果表明:排汽缸中存在以分离涡和通道涡占主导地位的漩涡流,导致气动性能不佳;为了改善扩压能力进而提高其气动性能,采取调整内外导流环扩张角度以及轴向长度等措施对扩压器进行了结构优化,优化后排汽缸出口静压恢复系数从-0.137提升到了0.1617,总压损失系数降低了近18.5%,整机效率提升了近0.5%。

首先对无平衡孔和有平衡孔的通流进行数值模拟,计算表明,有平衡孔的通流效率要低于无平衡孔的通流效率,同时轴向推力也有所降低。在此基础上,数值研究了平衡孔数量和直径对通流气动性能的影响。结果表明:在平衡孔数量固定的情况下,随着平衡孔直径的增加,级效率逐渐降低;在平衡孔直径固定的情况下,随着平衡孔数量的增加,级效率和轴向推力都呈现逐渐降低的趋势。

以高负荷、大扩张角、小根径/顶径比、大展弦比的工业汽轮机末级叶片为研究对象,设计了直扭静叶、弯扭静叶、周偏直扭静叶3种积叠方案,采用三维CFD方法数值模拟了3种方案的内部流动,分析了压比、反动度、马赫数、静压系数、气流角、效率等参数的变化和内部流场。结果表明:周偏直扭方案的级效率最高,达到90.65%,比直扭方案和弯扭方案分别高0.93%、0.81%;正弯和周偏都能提高根部反动度,形成从根部指向流道中部的压力梯度,减小端壁附近的横向二次流动,降低二次流损失,同时降低了马赫数、减小了激波损失。

以某600MW汽轮机为研究对象,应用计算流体力学软件CFX对低压缸末级和排汽缸的耦合模型进行了数值模拟,分析了导流环的起始扩散角、直径以及轴向长度对排汽缸气动性能的影响。结果表明:随着导流环起始扩散角的增加,排汽缸的气动性能得到改善,但当增加到30°时,在扩压器内会产生流动分离,其最佳值为25°;导流环的直径和轴向长度过大或过小均不利于排汽缸的气动性能,其中直径最佳值为5000mm,轴向长度最佳值为900mm。选取3个变量最佳值作为导流环的优化方案,与优化前排汽缸的气动性能进行对比,排汽缸出口的静压恢复系数提高了7.2%,总压损失系数降低了8.4%,气动性能有了明显的改善。

针对亚临界300MW汽轮机出现的一次调频性能不稳定问题,进行了高调门流量特性的综合测试诊断,结合理论分析发现了高调门存在硬件间隙故障,找到了调频性能不稳定的根源所在。当机组高调门存在硬件链接不紧密故障时,不仅会引起负荷突变故障,而且还会导致一次调频性能不稳定。然后,针对机组实际调门故障情况,基于阀门重组策略设计了新的顺序阀规律,不仅能够兼顾机组调频性能问题,而且能够使1号、2号瓦的瓦温和轴振值维持在原有稳定水平。因此,该测试方法及优化策略具有一定的有效性及应用价值。

针对传统汽轮机调节阀组综合流量特性斜率为1的线性度设计规则,定义了特性曲线设计的自由度概念;在此基础上,根据实际机组调节特性差异性,提出了基于实际运行大数据的流量特性变自由度设计及实现策略。在多台实际变负荷能力受限、被电网考核严重的亚临界330MW供热机组上进行实际应用测试,取得了良好的应用效果AGC性能指标提升明显,给电厂带来很大的间接经济效益。所以,该汽轮机调节阀组流量特性的优化设计策略具有非常大的有效性及实际应用价值。

目前对可倾瓦轴承润滑性能的研究普遍局限于轴承偏心率0-1的范围。以四瓦可倾瓦轴承为对象,研究轴承偏心率大于1,即大偏心工况下,可倾瓦轴承的润滑性能。计算某可倾瓦轴承瓦间承载下的静动特性参数并与典型瓦面承载计算结果对比分析,并针对支点系数0.5、比压为0.6MPa的实例进行具体说明。结果表明：可倾瓦轴承在常用比压下会出现轴承大偏心状态,瓦间承载下承载力、最小膜厚和油膜刚度等关键润滑性能随偏心率变化的曲线与瓦面承载下的曲线相比有明显的滞后特点。

滞后角的合理选取对旋转机械动平衡试验次数影响很大。采用有限元法计算分析了某大型汽轮机低压转子柔性支撑下不平衡响应滞后角的变化特性。研究表明,柔性支撑下临界转速附近滞后角变化幅度大于刚性支撑,轴承座振动滞后角与绝对轴振滞后角相近,大于相对轴振滞后角。柔性支撑下,临界转速下降到工作转速以内或工作转速附近,导致支撑刚度对滞后角影响较大。结合现场动平衡试验,开展了某汽轮机低压转子振动滞后角变化规律测试分析,验证了计算分析结果。

以采用自力式压力调节阀的全电泵润滑油系统为例,根据主油泵、蓄能器、自力式压力调节阀及轴承等相关元件的特征方程和设计参数,利用Flowmaster软件建立了全电泵润滑油系统的动态仿真模型,确定了主辅油泵切换过程中主辅油泵本身参数、自力式压力调节阀参数以及蓄能器放油过程参数的变化规律,分析了有无蓄能器对系统节点压力、自力式压力调节阀开度和动作时间的影响,以定量分析手段获得了油泵切换过程中各参数的变化规律。仿真模型输入参数可靠、关键工况的仿真结果与试验数据基本吻合,可以认为仿真模型计算精度满足工程设计要求,为全电泵润滑油系统的设计和故障诊断提供了数据支撑。