一种汽轮机低压后缸喷水孔口及设计方法.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CN108468599A(43)申请公布日2018.08.31(21)申请号201711376338.7(22)申请日2017.12.19(71)申请人西安西热节能技术有限公司地址710043陕西省西安市碑林区火炬路24号申请人西安热工研究院有限公司(72)发明人高庆居文平余小兵张永海薛朝囡王妍(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.F02F1/10(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种汽轮机低压后缸喷水孔口及设计方法(57)摘要本发明公开了一种汽轮机低压后缸喷水孔口及设计方法，本发明在传统的圆孔型喷水孔口出水口处，进行变截面星形改型，入射水滴经过变截面星形孔口后，扩散范围变大，从而增强了入射水滴与高温排汽的相互掺混。同时，对入射孔口倾斜通道进行局部渐扩处理并对通道的倾斜角度进行优化，使得入射水滴经过该通道后，入射速度减小，入射位置更靠近高温区域，进一步提高水滴与高温排汽的湍流掺混。通过扩大入射水滴在气缸内的扩散范围、降低水滴入射速度以及保证水滴合适的直接喷射位置的方法来满足水滴和高温排汽高效的掺混，以达到提高喷水系统性能和改善低压末级安全稳定性的目的。CN108468599ACN108468599A权利要求书1/1页1.一种汽轮机低压后缸喷水孔口，其特征在于，包括与后缸喷水孔口连接的渐扩通道(1)，与渐扩通道(1)管径大的一端连接的喷水口(2)，喷水口(2)的截面为星形，渐扩通道(1)的前段为渐扩线型，后段为倾斜通道，倾斜通道的截面从圆形逐渐变为星形。2.根据权利要求1所述的一种汽轮机低压后缸喷水孔口，其特征在于，喷水口(2)的截面为三角星型、四角星型或五角星型。3.根据权利要求1所述的一种汽轮机低压后缸喷水孔口，其特征在于，喷水口(2)的星形截面为对称结构。4.权利要求1所述的一种汽轮机低压后缸喷水孔口的设计方法，其特征在于，设计渐扩通道(1)：渐扩通道(1)与后缸喷水孔口端连接处设计为渐扩线结构，后段设计为倾斜通道，根据排汽导流环(7)的尺寸确定渐扩通道(1)进出口面积缩放比、渐扩线扩张角以及渐扩线启始扩张位置，并将缸喷水孔口处的除盐水喷水量优化为最小，通过三维模型数值仿真优化后确定；设计截面为星形的喷水口(2)：将渐扩通道(1)的倾斜通道出口加工为星形结构，根据机组的运行工况，以及将缸喷水孔口处的除盐水喷水量优化为最小，对星形孔的星角数以及孔径尺寸进行优化，在通过三维模型数值仿真，从而确定最优的星形孔截面结构。5.根据权利要求4所述的一种汽轮机低压后缸喷水孔口的设计方法，其特征在于，截面为星形的喷水口(2)的星形线为对称结构，星形截面通过前部小圆、前部楔角以及叶弧曲线结合构成。6.根据权利要求5所述的一种汽轮机低压后缸喷水孔口的设计方法，其特征在于，叶弧曲线由多阶贝塞尔曲线构成。2CN108468599A说明书1/3页一种汽轮机低压后缸喷水孔口及设计方法技术领域[0001]本发明属于汽轮机喷水口领域，具体涉及一种汽轮机低压后缸喷水孔口及设计方法。背景技术[0002]目前受电力调峰等因素的影响，火电汽轮机组常运行于部分负荷工况。随着机组负荷率降低，汽轮机低压缸进汽参数随之降低，容积流量大大减少。研究表明，机组在小容积流量条件下运行，原气动设计流场将被破坏,末级动静叶沿叶高的热力参数将重新分布，并在叶顶区域形成大尺度回流涡。同时气流通过次末级、末级时不再推动叶片做功，将在叶片旋转扇动作用下以鼓风流态通过叶栅通道。这将使气流温度升高，导致气缸升温变形，严重者使机组转静中心线偏离，引发动静碰磨，从而造成振动隐患。面对小容积流量气流鼓风引起的排汽温升问题，目前工程中主要通过后缸喷水系统来解决，即从凝结水管路引入冷却水并通过位于动叶后的喷水孔口喷入缸中用以降低排汽温度。[0003]后缸喷水孔口安装在汽轮机末级动叶后部的导流环处，除盐冷却水通过喷口进入气缸后，与受鼓风影响升温的高温排汽相互掺混。通过喷水孔口喷入缸内的水滴蒸发，在蒸发过程中吸收热量，从而降低蒸汽排汽的温度。研究表明，喷水孔口的几何结构会明显影响水滴进入气缸的入射角度，冲击速度以及扩散区域尺度，这将会对喷水系统的性能产生显著的影响。目前常用的喷水孔口结构为圆形截面孔口。而圆形截面孔口的结构存在有：入射水滴冲击速度较高，水滴扩散区域范围较小，水滴雾化程度较弱等的技术缺陷，因而对高温排汽的降温幅度有限，导致投用的减温水量增加，对高品质除盐凝结水工质损耗过高。因此，研发能够更为有效减少除盐冷却水使用量的新型变截面后缸喷水孔口对改善汽轮机低压末级安全稳定性、提高整机经济性具有重要的工程应用价值。发明内容[0004]本发明的