全流-双循环地热发电系统分析

采用全流-双循环地热发电系统对中低温地热水进行利用发电,并与闪蒸蒸汽系统进行比较.理论推导闪蒸蒸汽系统的最佳闪蒸温度,分析比较了全流 双循环系统中各部分的损失,进而提出了降低换热器端差,以减少损的措施.在既定的地热水参数条件下,根据系统模型对全流 双循环系统和闪蒸蒸汽系统进行热力计算.结果显示：全流-双循环系统的最大发电功率比闪蒸系统的最大发电功率高出12.7%; 全流-双循环系统的功率随着低温工质蒸发温度的升高而增大;闪蒸蒸汽系统的功率随着闪蒸压力的增大呈先上升后下降的趋势.     

多级能量回收水力透平导叶的优化设计

为了提高多级能量回收水力透平的效率,对已有的(DCSGT250-175X9)多级能量回收水力透平模型的流道式导叶进行优化设计.通过对设计的流道式正导叶的压力和速度分布的分析,获悉影响正导叶压力和速度分布的关键因素是其翼型工作面出口段的圆弧半径,由此设计了圆弧半径分别为138、135、134mm的3种方案.通过对这3种正导叶方案的多级能量回收水力透平进行全流道三维湍流的定常数值模拟,分别得到其正导叶的压力和速度分布.经分析、比较可见,正导叶工作面出口段圆弧半径为134mm时的设计方案更符合该多级能量回收水力透平流态和流场分布的要求.据此,再按该透平设计流量要求,优化流道式导叶的外径,并依据数值模拟与性能预测的结果,设计出符合要求且性能较优的多级能量回收水力透平的导叶.导叶优化后的多级能量回收水力透平模型的最高计算效率提高了1.1%,平均效率提高了3.4%.     

叶片进口安放角对液力透平性能的影响

针对叶片进口安放角对液力透平性能影响规律认识不足的问题,架设一开式液力透平实验台,对一单级蜗壳式液力透平进行实验研究.采用结构化网格技术对该液力透平进行全流场数值计算与分析,将数值结果与实验结果相结合,验证数值计算的准确性.对不同进口安放角的叶轮进行数值研究.研究结果表明:随着叶片进口安放角的增加,液力透平小流量工况的效率有所下降,大流量工况的效率有所增加;透平的扬程和轴功率随着进口安放角的增加而增加;叶轮内部的功率损失是透平内部主要的功率损失;当叶片安放角增加时,小流量工况的功率损失有所增加,大流量工况下的功率损失有所减小;大流量工况下随着叶轮进口安放角的增加,进口液流冲角逐渐减小,因此,透平在大流量工况下功率损失减小,效率提高.     

热水透平通流部分设计原理

本文提出用热水回收中温余热的可能性和优越性,扼要介绍利用中温余热的热水透平的工作过程,指出,前置热水透平和后置扩容汽轮机的联合发电方式能提高热经济性。文内较详细地论述热水透平通流部分的设计原理,并对几个有关问题做了分析讨论。     

Φ型与H型Darrieus垂直轴风力透平性能比较

采用单盘多流管模型作为Darrieus垂直轴风力透平的空气动力学性能预测模型,在相同密实度和相同高宽比的条件下,计算得到了Φ型与H型Darrieus垂直轴风力透平功率系数-尖速比曲线和功率-尖速比曲线.分析了Φ型与H型Darrieus垂直轴风力透平尖速比对功率系数及功率的影响,得到不同尖速比范围下两风力透平功率系数与功率的变化规律.     

基于离心泵的多级液力透平的性能预测与数值模拟

建立多级离心泵的全流道三维实体模型,划分网格后导入Fluent定义边界条件.采用定水头变转速模拟方案,选取600m水头时不同转速工况点进行计算.绘制综合特性曲线并确定最高效率点对应的单位转速、单位流量.研究不同转速时透平的性能,得出透平的水头、功率曲线及最高点效率值随流量略微变化.固定转速改变流量做全流道数值计算,分析最优工况多级透平过流部件内部流场分布,发现进水室底部有两股液流混合撞击,反导叶有流动旋涡,出水室有螺旋尾迹涡带,叶轮头部还存在冲击损失等.针对以上现象,提出多级离心泵反转做透平使用时结构改进的措施.     

末级透平对低压缸气动和凝结特性的影响

采用湿蒸汽非平衡凝结流动模型对某300 MW汽轮机末级透平改型的气动性能及低压缸总体气动和湿蒸汽凝结特性进行了对比研究,末级透平的单独计算结果表明:改型后末级透平的通流能力、功率和效率均有明显提高,余速损失明显降低.改型后的未级透平置于低压缸多级透平环境中的计算结果表明:低压缸的功率和效率分别提高了0.53％和0.47％,末级余速损失降低是低压缸性能提高的主要因素;末级透平改型不仅会影响末级的气动性能,而且会影响次末级的总焓降;改型后末级动叶沿叶高的过冷度降低了3～5 K,成核范围和成核率均明显减小,其余各级凝结特性的改变可以忽略;在低压透平改型中,末级可以独立对待,单独优化.     

超临界二氧化碳向心透平设计与热流固耦合研究

为了适应兆瓦级超临界二氧化碳(SCO₂)布雷顿循环系统的需求,本文在1 MW功率等级SCO₂向心透平设计基础上,通过雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS)的方法开展了透平流道内流动的三维数值模拟,分析了透平的变工况性能,研究了叶顶间隙的大小对流动效率的影响规律。基于热流固耦合方法,根据数值模拟结果与透平叶轮的实际运行条件,施加相应热载荷与气动载荷,并考虑到轮背泄漏流引起的轴向推力,开展了透平动叶轮的运行安全性分析。结果表明：设计工况下透平的等熵效率达到83.53%,输出功率达到1 188.57 kW,所设计的透平具有良好的变工况性能;采用TC4钛合金制造的透平叶轮的最大总形变为0.570 mm,其中最大轴向形变为0.303 mm,叶轮结构的内部应力远小于材料的屈服强度。本文的工作可为未来兆瓦级SCO₂布雷顿循环系统的透平研制提供基础数据与理论支撑。     

热声旋转发电的数值与实验研究

介绍了一种可用于热声发电的新型旋转机械式声-电转换方式,并针对其中的双向透平开展了数值与实验研究。采用稳定来流与可压缩交变来流相结合的方式,优化设计了一套百瓦级定导流叶片的双向冲击式透平结构,并完成了其在常压下稳定来流工况的输出特性测试,考察了定转速与定负载输出特性变化。实验获得透平最大输出功率为230 W,最大效率为51%(转速4 000 r/min,对应输出功率83 W,流量系数1.9)。将实验与数值计算进行了对比分析,结果表明:二维计算由于未计入叶片旋转速度径向差异以及叶顶泄漏的影响,定量上与实验值存在明显差异,但对系统性能的预测仍具有指导意义。采用三维模型给出了交变流动下的透平性能预测,计算结果与实验结果符合良好。此项工作可为进一步优化与分析交变流动下的双向透平提供指导。     

热水发电闪蒸系统焓降分配的优化

本文在建立一个确定最优化参数用的等效热水闪蒸或扩容系统模型基础上,从理论上推导出热效率或汽轮机功量是最大时闪蒸热水焓降的最优化分配为等焓降分配,为热水发电系统闪蒸器选择热力参数提供一个通用、简单而正确的方法.与实际计算值比较,结果非常一致。当来流热水温度在80℃至200℃的范围内,由此法确定的理论温度与实际计算值的偏差小于3.5℃,由此产生的热效率或功量的误差小于0.1%。     

基于PLC的热电厂水循环汽轮机控制系统设计

热电厂水循环给水多采用汽轮机带动给水泵系统,而汽轮机控制则大多使用价格昂贵的进口控制器.西门子S7—200系列PLC[1]价格低廉,并且具有良好的扩展性、丰富的功能模块以及强大的指令系统.利用PLC、电动阀门执行器比较容易地实现对汽轮机的控制.     

多级闪蒸海水淡化系统的改进研究

针对供热机组进行电水联产的参数特点,综合多级闪蒸海水淡化技术(MSF)和低温多效蒸馏海水淡化技术(LT-MED)的优点,提出了一种多级闪蒸海水淡化的改进系统(MSF-E),其改进方法是利用供热汽轮机0.12~0.25 MPa的供热蒸汽作为热源,将各级闪蒸室中闪蒸出的二次蒸汽的一部分引到下一级闪蒸室中用来加热循环盐水,同时以供热机组凝汽器的循环海水代替原海水作为多级闪蒸系统的补充水,并建立了MSF-E系统性能计算数学模型,分析了参数变化对MSF-E系统性能的影响规律.研究与计算结果表明,与现有MSF装置进行对比,在引出份额达到理论最大值0.743时,造水比可提高42.6%,各级闪蒸室中盐水的质量分数平均下降22.1%,可以更好地发挥供热机组进行电水联产的优越性,为MSF-E系统的实际应用奠定了理论基础.     

汽轮机凝汽器最佳真空的影响因素及确定方法

凝汽器真空是汽轮机运行中的重要参数,其数值的大小对汽轮机的运行安全经济性及调节性能都有很大的影响。虽然提高凝汽器的真空可以使汽轮机的理想焓降增大,电功率增加,但无论从设计角度还是从运行角度来看,都不是真空越高越好。影响凝汽器真空的原因是多方面的,在换热面积一定的情况下,主要有:汽轮机排汽量、循环水流量、循环水入口温度。同时,凝汽器脏污程度、汽轮机排汽阻力、锅炉补充水、抽气器(或真空泵)耗功率、凝结水溶氧量、循环水最低流速、循环水的费用、凝结水过冷度等因素对于凝汽器最佳真空确定的影响也不容忽视。     

以二氧化碳作介质的冷凝汽轮机排汽的节能分析

以100 MW 高压凝汽式汽轮机发电机组为例,对采用以二氧化碳为介质的带膨胀机的排汽冷凝系统进行了循环过程的热力计算,得出这种系统通过二氧化碳膨胀机回收汽轮机排汽中的部分能量,不仅能够减少汽轮机系统的冷源损失,还能减少冷却水的消耗量,减少系统运行的动力消耗,并与现在常用的汽轮机排气冷却水系统在热效率、冷却水用量、冷却水系统用电量等方面进行了对比分析。     

汽轮机系统对电力系统低频振荡的影响

电力系统低频振荡是电力工作者非常关注的问题,过去所作的研究大多忽略了原动机系统特性的影响．文章给出了汽轮机系统以及电力系统各个部分的数学模型,计算了各种情况下相应的特征值,通过对比结果分析了汽轮机系统对电力系统低频振荡的影响．     

New type steam turbine for cogeneration

本文论述了供热汽轮机利用冷源节能增效原理;提出“NCB”新型供热汽轮机,其供热能力、热效率和发电功率均有大幅度提高;并以300MW供热汽轮机为例进行比较,供热能力提高30％,达到最大,热效率提高12 ％,供热高峰时发电功率可增加15 MW     

330MW低压汽轮机湿蒸汽二次水滴测量实验研究

研制了基于单帧单曝光图像法(SFSEI)的测量探针,并将其布置在330MW低压汽轮机末级后侧,有效捕获了湿蒸汽二次水滴图像,对其湿度、粒径和速度进行了测量.实验测量结果表明,二次水滴的粒径与湿度受汽轮机运行负荷影响较大.负荷较低时,汽轮机内湿度较大;负荷增加时,由于叶片表面温度上升的延迟,在工况开始变化的一段时间内,二次水滴的湿度会有一定的增加.末级叶片上的拉筋对二次水滴的形成有一定影响,当蒸汽流经拉筋后,其二次水滴的湿度明显增大.此外,二次水滴的速度受到汽轮机内主蒸汽流量和二次水滴粒径大小等因素的影响.     

新型转子低压失磁保护装置的研制

本文研制成功一种创新原理的发电机失磁保护装置，可应用于水轮发电机和汽轮发电机．它的基本原理建立在凸极发电机静稳边界极限励磁电压与有功率的函数关系上。     

图像探针测量汽轮机湿蒸汽二次水滴参数方法研究

汽轮机中二次水滴粒径大,容易造成叶片水蚀,降低汽轮机效率.但由于其数量少,测量困难,加大了研究的难度.在众多测量方法中,图像法具有同时测量二次水滴粒径、速度、方向和湿度等参数的优点.采用图像探针测量二次水滴,利用镜头参数确定测量区,提出根据水滴图像的模糊程度来确定该水滴是否处于测量区内,处理测量区内二次水滴,得到其粒度、速度和湿度等参数.通过实验室研究,得出模糊程度和颗粒的关系,并经过湿蒸汽模拟实验,计算出喷雾水滴的粒度和体积浓度,验证了该处理方法的有效性,为二次水滴的测量提供了一种新的思路.