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随着汽轮发电机组容量的增大、参数的提高,汽流力对高中压转子的作用越来越明显,最终导致汽流激振故障的增加,并限制了大型汽轮发电机组的发展。针对以上问题,本文运用CFD软件技术,通过对高压缸前轴封进行建模,分析密封间隙内流场分布以及密封汽流力,以期获得汽流激振故障产生的机理。
首先,通过结合CFD理论及FLUENT流体计算软件对高压缸前轴封进行三维建模,计算发现网格密度对计算结果有一定的影响。随着转子转速、偏心以及汽体预旋的增大,密封腔内转子表面周向压力幅值、汽流对转子作用力均有增大趋势;此外,转速和预旋形成的汽体周向运动会引起周向压力高点偏移,导致切向力的形成,随即引发汽流激振问题。
其次,研究调节级在部分进汽工况下密封内部转子表面压力分布、切向速度分布、以及汽流对转子的作用力。结果表明:入口段不进汽区域会形成低压区,汽流经过密封齿后在进汽区域的对面会形成压力高点;不进汽两端形成相向的切向速度;同时在对称进汽工况下,汽流对转子的作用力较小。
再次,应用UDF定义密封入口压力,定性分析汽轮机在单阀切换成顺序阀这一非稳态过程中的汽流力的变化情况。结果表明:随着时间的增加,转子受到的汽流力逐渐增大,与理论分析结果相符。因此通过分析各结构参数的变化规律对理解汽流激振动故障问题具有一定的指导意义。