实际气体效应和湍流效应对超临界二氧化碳(S-CO2)干气密封性能影响很大。建立了典型的螺旋槽干气密封计算模型,采用CFD软件求解S-CO2干气密封端面流动方程,获取流体在密封槽间隙间的流动状态,研究了不同转速下实际气体效应和湍流效应对密封性能的影响。结果表明:实际气体效应和湍流效应使气膜端面压力分布发生显著变化;实际气体效应会提高气膜开启力和泄漏量,对开启力的增强作用随转速增大而变强,但对泄漏量的影响程度几乎不随转速变化;低转速时,湍流效应对开启力影响微弱,随着转速增大,湍流效应使得开启力急剧增大,且增幅随转速增大而增大;在高转速S-CO2干气密封中,实际气体效应和湍流效应的共同作用使得气膜端面的开启力显著提高,且湍流效应的影响程度大于实际气体效应。

以某电厂660MW机组的一次风机为例,试验研究了动调轴流风机叶顶间隙对实际失速线的影响。研究表明,叶顶间隙过大会使风机的实际失速线与其理论失速线存在较大偏差,实际失速线向下方移动,并且同时会造成较大的效率负偏差。对该试验过程进行了详细描述,并对工况点在性能曲线上的位置进行了分析,通过逼近失速试验,最终确定了风机的实际失速线位置。通过引入相关性系数,对叶顶间隙与失速点压力偏差和效率偏差的关系进行了研究。研究表明,叶顶间隙与失速点压力相对偏差的相关系数为-0.99,即叶顶间隙越大,实际失速线与理论失速线偏离越严重,实际失速点的压力负偏差也越严重;同时叶顶间隙与效率偏差的相关系数为-0.93,即叶顶间隙越大,效率负偏差越大。

在广泛调研的基础上,系统研究了风机转子及支撑系统的共振问题。以某电厂7号机组离心式引风机为例,通过现场振动测试、数值模拟及理论分析等方面对离心风机在变频调速情况下振动突然增大的现象进行了分析,发现对于变频调速离心引风机而言,在某个或几个转速发生振动突然增大的现象时,轴承座轴向支撑刚度及转子轴向共振频率(轴向摇摆disc-wobble)是影响轴向振动的关键参数。通过实践治理发现,对于这类风机转子共振现象,通过提高轴承座刚度,缩短转轴长度以及加固叶轮与转轴连接刚度等方法,能够有效地降低风机在特定转速下的轴向振动,消除共振现象,该研究结果及治理经验对于电站风机设备的转子及支撑系统共振治理有着广泛的推广意义。