四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110173309A(43)申请公布日2019.08.27(21)申请号201910477369.4(51)Int.Cl.(22)申请日2019.06.03F01D17/16(2006.01)G06F17/50(2006.01)(71)申请人中国神华能源股份有限公司地址100011北京市东城区安外西滨河路22号神华大厦申请人神华（福建）能源有限责任公司神华福能发电有限责任公司上海明华电力技术工程有限公司同济大学(72)发明人郑恒刘福东王青华沈润杰祝建飞李志龙韩朝兵赵卫华(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司11240代理人韩建伟权利要求书2页说明书14页附图9页(54)发明名称四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法(57)摘要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。CN110173309ACN110173309A权利要求书1/2页1.一种四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法，其特征在于，包括：步骤S1：列出基于四个高调门的六种开启顺序；步骤S2：建立四个所述高调门的几何模型，将四个所述几何模型导入有限元分析软件中进行前处理；步骤S3：对四个所述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：根据所述步骤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。2.根据权利要求1所述的四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法，其特征在于，所述步骤S2包括：步骤S21：对四个所述高调门的几何模型进行网格划分；步骤S22：设定各所述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：建立四个所述高调门内部流体的湍流模型。3.根据权利要求2所述的四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法，其特征在于，在所述步骤S23中，所述湍流模型为SST湍流模型。4.根据权利要求1所述的四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法，其特征在于，所述步骤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。5.根据权利要求4所述的四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法，其特征在于，在所述步骤S41中，所述第一工况为先对两个所述高调门的喷嘴组同时全部开启，再对第三个所述高调门的喷嘴组进行第一预设比例的开启，所述第二工况为先对两个所述高调门的喷嘴组同时全部开启，再对第三个所述高调门的喷嘴组进行第二预设比例的开启；其中，所述第二预设比例大于所述第一预设比例。6.根据权利要求4所述的四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法，其特征在于，在所述步骤S5中，在同一工况下，各所述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。7.根据权利要求4所述的四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法，其特征在于，在所述第一工况下，第三个所述高调门的喷嘴组的开度为20％，在所述第二工况下，第三个所述高调门的喷嘴组的开度为80％。8.根据权利要求4所述的四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法，其特征在于，在所述步骤S42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。9.根据权利要求1所述的四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述评价参数指标包括汽轮机的静叶出口平均压力、汽轮机的静叶出口最大压2CN110173309A权利要求书2/2页力、汽轮机的静叶出口压力波动、汽轮机的静叶出口压力最大冲击、汽轮机的静叶出口平均速度、汽轮机的静叶出口最大速度、汽轮机的静叶出口速度波动、汽轮机的动叶出口平均压力