[发明专利]四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法

说明书

本发明提供了一种四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法。四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法包括：步骤S1：列出基于四个高调门的六种开启顺序；步骤S2：建立四个高调门的几何模型，将四个几何模型导入流体力学分析软件中进行前处理；步骤S3：对四个高调门在六种阀序组合下的有限元模型进行求解；步骤S4：在有限元分析软件中提取评价参数指标，以分析对比六种阀序组合和不同工况下调节级叶片受力；步骤S5：根据步骤S4的对比分析给出最优的阀序组合，在理论计算前提下开展实验研究，以验证理论计算的精确度和准确度。本发明有效地解决了现有技术中汽轮机的顺序阀开启顺序不合理，导致汽轮机故障、影响汽轮机使用寿命的问题。

技术领域

本发明涉及汽轮机技术领域，具体而言，涉及一种四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法。

背景技术

目前，汽轮机采用复合配汽方式，即额定负荷时喷嘴调节，低负荷时节流调节。然而，该配汽方式虽有汽轮机通流部件受热均匀、热应力小等优点，但在低负荷区间运行时，调门节流损失较大，机组运行经济性不佳。

在现有技术中，为了改善上述弊端，考虑进行汽机调门配汽方式优化，增加顺序阀进汽方式，并通过滑压试验来寻找最佳的主蒸汽压力滑压曲线，以挖掘机组节能潜力，降低机组供电煤耗。然而，改变汽轮机配汽方式对汽轮机轴系稳定性存在一定影响，若采用了错误的阀序组合，可能对汽轮机组安全运行及叶片寿命带来不利影响。而阀序组合存在多种可能性，若在机组实际运行中逐一进行尝试，将对汽轮机安全稳定运行构成一定威胁。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法，以解决现有技术中汽轮机的顺序阀开启顺序不合理，导致汽轮机故障、影响汽轮机使用寿命的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法，包括：步骤S1：列出基于四个高调门的六种开启顺序；步骤S2：建立四个高调门的几何模型，将四个几何模型导入有限元分析软件中进行前处理；步骤S3：对四个高调门在六种阀序组合下的有限元模型进行求解；步骤S4：在有限元分析软件中提取评价参数指标，以分析对比六种阀序组合和不同工况下调节级叶片受力；步骤S5：根据步骤S4的对比分析给出最优的阀序组合，在理论计算前提下开展实验研究，以验证理论计算的精确度和准确度。

进一步地，步骤S2包括：步骤S21：对四个高调门的几何模型进行网格划分；步骤S22：设定各几何模型的流体进口边界条件、流体出口边界条件、壁面边界条件、对称边界条件、周期性边界条件及动静交界面边界条件；步骤S23：建立四个高调门内部流体的湍流模型。

进一步地，在步骤S23中，湍流模型为SST湍流模型。

进一步地，步骤S4包括：步骤S41：基于第一工况下对六种阀序组合下的调节级叶片受力进行分析对比，以排除汽轮机的静叶出口静压、静叶出口动压、动叶出口静压及动叶出口动压较大的阀序组合；步骤S42：基于第二工况下对剩余阀序组合下的调节级叶片受力进行分析对比。

进一步地，在步骤S41中，第一工况为先对两个高调门的喷嘴组同时全部开启，再对第三个高调门的喷嘴组进行第一预设比例的开启；在步骤S42中，第二工况为先对两个高调门的喷嘴组同时全部开启，再对第三个高调门的喷嘴组进行第二预设比例的开启；其中，第二预设比例大于第一预设比例。

进一步地，在步骤S5中，在同一工况下，各高调门的压力波动最小、汽轮机的叶片受力最小且汽轮机的转子不平衡力最小的阀序组合为最佳阀序组合。

进一步地，在第一工况下，第三个高调门的喷嘴组的开度为20％，在第二工况下，第三个高调门的喷嘴组的开度为80％。

进一步地，在步骤S5内，经过流体力学分析软件的计算分析，得出两种较佳阀序组合，对两种较佳阀序组合下调节级动叶受力进行分析，并进行相应阀序组合下的配汽优化轴振试验，获取利于汽轮机轴系稳定的阀序组合作为最佳阀序组合。