四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

Optimum Design Method for Sequential Valves of Four High-regulation Steam Turbines

【技术实现步骤摘要】
四高调门汽轮机顺序阀的优化设计方法
本专利技术涉及汽轮机
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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，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。进一步地，在步骤S4中，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、汽轮机的动叶出口最大压力、汽轮机的动叶出口压力波动、汽轮机的动叶出口压力最大冲击、汽轮机的动叶出口平均速度、汽轮机的动叶出口最大速度、汽轮机的动叶出口速度波动、汽轮机的动叶受力、汽轮机的转子不平衡力。应用本专利技术的技术方案，首先列出基于四个高调门的六种开启顺序。之后，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流体力学分析软件中进行前处理，并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。之后，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，并根据对比分析给出最优的阀序组合。最后，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。这样，通过对汽轮机的四个高调门的六种阀序组合进行分析对比，以获取最佳阀序组合，使得汽轮机的运行性能最佳，减小了汽轮机的节流损失，提升机组中、低负荷下的运行经济性，进而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。同时，为了验证理论分析的精确度和准确度，可以在最佳阀序组合下开展实验研究，以实现理论指导实验，保证汽轮机能够安全运行。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了从汽轮机向发电机方向看调节级分布示意图；图2示出了50％负载工况下阀序为1&3-2-4时电机侧动叶切向力曲线图；图3示出了50％负载工况下阀序为1&3-2-4时电机侧动叶轴向力曲线图；图4示出了50％负载工况下阀序为1&3-2-4时汽机侧动叶切向力曲线图；图5示出了50％负载工况下阀序为1&3-2-4时汽机侧动叶轴向力曲线图；图6示出了50％负载工况下阀序为2&4-3-1时电机侧动叶切向力曲线图；图7示出了50％负载工况下阀序为2&4-3-1时电机侧动叶轴向力曲线图；图8示出了50％负载工况下阀序为2&4-3-1时汽机侧动叶切向力曲线图；图9示出了50％负载工况下阀序为2&4-3-1时汽机侧动叶轴向力曲线图；图10示出了70％负载工况下阀序为1&3-2-4时电机侧动叶切向力曲线图；图11示出了70％负载工况下阀序为1&3-2-4时电机侧动叶轴向力曲线图；图12示出了70％负载工况下阀序为1&3-2-4时汽机侧动叶切向力曲线图；图13示出了70％负载工况下阀序为1&3-2-4时汽机侧动叶轴向力曲线图；图14示出了70％负载工况下阀序为2&4-3-1时电机侧动叶切向力曲线图；图15示出了70％负载工况下阀序为2&4-3-1时电机侧动叶轴向力曲线图；图16示出了70％负载工况下阀序为2&4-3-1时汽机侧动叶切向力曲线图；以及图17示出了70％负载工况下阀序为2&4-3-1时汽机侧动叶轴向力曲线图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本专利技术。在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑恒，刘福东，王青华，沈润杰，祝建飞，李志龙，韩朝兵，赵卫华，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，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，
类型：发明
国别省市：北京,11