汽轮机低压末级隔板低直径汽封和对齿迷宫式汽封的数值分析对比

汽轮机低压末级隔板低直径汽封和对齿迷宫式汽封的

数值分析对比杨建道杨锐史立群彭泽瑛上海电气电站设备有限公司,

,

,

摘要在汽轮机低压末几级隔板中有两种比较典型的汽封结构形式一一低直径汽封和对,

齿迷宫式汽封值结果表明,

。

在某,

机组改造末三级长叶片优选过程中针对两种类型的隔板汽封,

,

在末三级环境中开展全三维片,

分析

,

对比两者的密封效果,

,

及对整个级效率的影响。

。

数

两种汽封结构均有较好的密封效果,

对齿迷宫式汽封配合新型设计的末三级叶

具有较高的气动效率

有助于改善

叨

机组低压缸整体经济性

关键词

低直径汽封

对齿迷宫式汽封

数值分析

一

一

,

,

一

,

一

,

,

一,

一

,

一

,

,

一

,

前言在最近的多年里,

随着计算流体力学和计算机技术的不断发展,。

,

汽轮机通流部分设计技,

术日趋完善

,

漏汽损失逐渐成为制约汽轮机效率提高的一个重要因素,、。

汽封性能的好坏,

直接影

响整个机组的经济性和安全可靠性汽封流动的复杂性使得在很长一段时间内实验成为研究汽封流动特征设计新型汽封的唯一手段【’对汽封内流动的数值模拟及设计方法研究随着汽,

封性能的日益被重视

,

有很大的发展

,

其内容包括数值计算方法,

,

汽封特性,

,

泄漏与主流的掺混

作用等等在某,

。

机组通流改造设计中针对低压末三级长叶片的选型,。

采用全三维数值模拟的,

方式对两个

等级的末三级叶片流场做了细致的对比在末三级整体通流中着重考虑了图。

末级长叶片的隔板汽封和叶顶间隙对通流效率的影响直径汽封和多对齿迷宫式汽封内

—的流场以及隔板汽封泄漏流动对主流通道的影响为该,

在木文中特别关注两种隔板汽封

,

低

机组低压通流改造提供依据

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图

末级隔板低直径汽封

左

和多对齿迷宫式汽封示意图右

计算区域分析的时候分别选取两组叶片本项目针对末三级叶片的对比选型故而在做全三维口一延在所的末三级通流作为计算区域为了方便计算收敛在进出分别做定的伸见图,

,

,

,

、

口上进行两组叶片等墒效率对比的时候则分别选取靠近叶片的进出面的平均参数示的隔板汽封结构在纯通流的基础长加上

隔板汽封通道和末级叶片叶顶间隙,,,。

。

根据图

数值方法计算网格各排的计算网格采用商用软件一

的什片所存区域都夹用

模块生成计算区域进出口各有一个延长,

默认的分块网格结构见图,

,

其关键是在叶片周围采用同时解决了叶片扭转过大功能,

。、

型拓扑结构‘,平面的几何

,’

利用在

。型网格和分块网格的特点。

很好的拟合了叶型

生成网格质量差的问题,

隔板汽封通道内网格则采用,

的自动牛

导入实际汽封

平面内铺设二维网格

夕后

考卜

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成三维结构网格

图

,

壁面网格尺度

。

图

网格拓扑结构

图

隔板汽封

平面网格低直径汽封

多对齿迷宫式汽封

数值方法数值模拟使用中心差分格式和一

的三维雷诺平均一

一

方程求解软件,“’

,

计算中使用一

的。

一方程湍流模型

采用四阶。

法时间推进,

金

算工质为水蒸气

,

数等于

,

动静交接面采用混合平面模型。

为了加速收敛,。

使用了。

层的,

多重网格方法和隐式残差平均技术两组末三级叶片的热力参数于末三级叶片通流计算的时候比时,,,

边界条件在进口给定总温总压分别由热力计算确定,一

出口给定背压

见表,

这里的末三级效率计算

由

无法准确的模拟排汽蜗壳的流场一。

故而在针对末三级叶片效率对

在叶片进出口靠近叶片的位置截取进出口平面,

在该进出口面上进行面平均求末三级叶片

的进出口参数

然后再计算总总效率和总静效率

一

结果分析在本项目分析对比中分别对两组低压末三级叶片在不考虑隔板汽封和叶顶间隙以及综合考虑叶顶间隙和隔板汽封的四个对比工况,,,,

在进出口条件不变的情况下,,

,

考虑隔板汽封和叶顶一一

间隙算例的计算流量均有所减少的性能且差别不大,。

,

原因主要在于末级叶顶间隙流动,

改变了计算所用排汽导流环,

,

。

末级叶片叶顶间隙,

末级叶片叶顶间隙从

之间变化相对来说

叶片叶顶间隙要打很多但是由于两者前后压差的影响泄漏量仅相,,

差一倍对于隔板汽封而言两者均有比较好的密封性能但是结合各自的通流设计特色

叶片没三级压降较小具体见表。

多对齿迷宫式汽封的密封效果相对较好

,

故而

叶片隔板漏汽量小

,

表进口总压纯通

流

末三级叶片热力参数进口温度℃

出口静压

计算流量量

末三级效率率

考虑叶顶间隙和隔板汽封封

表隔板漏汽

两者隔板

、

叶顶的漏汽量对比漏汽占总流量百分比隔板漏汽汽

单个叶顶漏汽

叶顶总漏汽汽

叶顶漏汽汽

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汽封通道内的流动图,

、

分别为末级隔板低直径汽封和多对齿迷宫式汽封通道内的流动情况,

,

两者的密封性,,

能较好汽封两侧压力分布均匀压降主要发生在汽封内部通道腔室内均有明显的大尺度漩涡汽封齿内部漩涡结构强烈,

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