以1000MW直接空冷机组为例，基于η-NTU法，建立了直接空冷机组变工况数学模型。在模型中考虑了排汽管道压降及机组对环境散热量等因素，编程计算做出了凝汽器排汽压力与环境温度、迎面风速、排汽流量间的特性曲线。得出迎面风速为2．2m/s左右时，排汽压力波动范围接近额定值，机组的运行良好。为同类1000MW空冷机组在变工况下选择合适的运行值和提高经济性提供了参考。

深入地研究了汽轮机通流部分基本设计参数对流动损失的综合影响,提出了能够有效提升通流效率的多级小焓降叶片气动设计方法,并结合各种流动损失的产生机理揭示了多级小焓降叶片气动设计方法在理论上的内在合理性。将多级小焓降叶片气动设计方法与其它准三维和三维叶片设计技术融合,应用于哈汽公司1000MW超超临界汽轮机高压通流的气动设计,随之进行的叶栅风洞试验和机组性能试验结果证实了多级小焓降叶片气动设计方法在工程设计中的有效性。

针对工业汽轮机拖动用领域中的大型焊接式排汽缸,采用数值仿真方法对排汽缸内的流动特性、气动性能、流量特性与不同的撑管结构进行了计算与分析。揭示了大型焊接式排汽缸内的流场结构,分析了新型水滴型撑管对排汽缸气动性能的增益效果。同时,研究了变工况下排汽缸内流体在发展过程中的流量分布特性。研究结果表明排汽缸上游汽流主要以通道涡状态流动,并以逆向涡对结构流出排汽缸;采用水滴型撑管可以显著改善排汽缸的气动性能;排汽缸入口的周向速度对排汽缸出口的流量分布会产生重大影响。

针对采用喷嘴调节的工业汽轮机,其调节级根径显著高于转鼓级,在调节级出口设置轮室腔室来完成气流径向与轴向转弯,使其到达转鼓级进行膨胀做功。采用数值方法对轮室内的复杂流动进行了详细计算与分析,揭示了工业汽轮机轮室内的流场结构与损失机理,提出了轮室结构的气动优化方向。研究结果可以为工业汽轮机轮室的设计与优化提供理论依据。

为提高离心压缩机气动性能,考虑二元叶轮优化多以构型参数为变量,不适用于变量间存在交互作用的三维叶片。以某三元叶轮为优化对象,考虑各变量间的交互作用,采用Bézier曲线加载叶片角,直接选取三维叶片型线为优化变量进行气动优化。结合CFD数值仿真、非线性映射能力较强的BP神经网络与全局寻优能力较强遗传算法,以提升等熵效率和压比为目标进行优化。结果表明设计工况下,优化后的叶轮等熵效率同比提升1.9%,压比同比提升0.3。三维叶片中部向吸力面偏移,叶片尾缘向压力面偏转可同时提升叶轮的效率和压比。

采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程的方法对典型的燃气轮机交错齿迷宫密封的泄漏特性开展了研究。计算分析了5种轴向齿间距和7种齿腔深度时不同压比下交错齿迷宫密封的泄漏量和流场形态。研究了轴向齿间距、静子面和转子面密封齿腔深度尺寸对交错齿迷宫密封泄漏特性的影响规律。研究结果表明:在齿腔深度保持不变时,轴向齿间距的改变会使得密封有效泄漏间隙发生变化,进而引起泄漏量发生改变。有效泄漏间隙越大,泄漏量越大。轴向齿间距一定时,静子面和转子面齿腔深度对密封泄漏量的影响规律相同。当轴向齿间距为0时,泄漏量随着齿腔深度增加而增大,当轴向齿间距为14mm时,泄漏量随着齿腔深度的增加而减小。研究结果同时验证了交错齿迷宫密封的有效泄漏间隙和齿腔深度是决定其泄漏量的关键几何参数。

针对亚临界300MW汽轮机出现的一次调频性能不稳定问题,进行了高调门流量特性的综合测试诊断,结合理论分析发现了高调门存在硬件间隙故障,找到了调频性能不稳定的根源所在。当机组高调门存在硬件链接不紧密故障时,不仅会引起负荷突变故障,而且还会导致一次调频性能不稳定。然后,针对机组实际调门故障情况,基于阀门重组策略设计了新的顺序阀规律,不仅能够兼顾机组调频性能问题,而且能够使1号、2号瓦的瓦温和轴振值维持在原有稳定水平。因此,该测试方法及优化策略具有一定的有效性及应用价值。

滞后角的合理选取对旋转机械动平衡试验次数影响很大。采用有限元法计算分析了某大型汽轮机低压转子柔性支撑下不平衡响应滞后角的变化特性。研究表明,柔性支撑下临界转速附近滞后角变化幅度大于刚性支撑,轴承座振动滞后角与绝对轴振滞后角相近,大于相对轴振滞后角。柔性支撑下,临界转速下降到工作转速以内或工作转速附近,导致支撑刚度对滞后角影响较大。结合现场动平衡试验,开展了某汽轮机低压转子振动滞后角变化规律测试分析,验证了计算分析结果。

以采用自力式压力调节阀的全电泵润滑油系统为例,根据主油泵、蓄能器、自力式压力调节阀及轴承等相关元件的特征方程和设计参数,利用Flowmaster软件建立了全电泵润滑油系统的动态仿真模型,确定了主辅油泵切换过程中主辅油泵本身参数、自力式压力调节阀参数以及蓄能器放油过程参数的变化规律,分析了有无蓄能器对系统节点压力、自力式压力调节阀开度和动作时间的影响,以定量分析手段获得了油泵切换过程中各参数的变化规律。仿真模型输入参数可靠、关键工况的仿真结果与试验数据基本吻合,可以认为仿真模型计算精度满足工程设计要求,为全电泵润滑油系统的设计和故障诊断提供了数据支撑。

采用REXA执行器取代电液伺服阀,对华能岳阳发电有限责任公司2号机组、GEC ALSTHOM 362.5MW汽轮机、抗燃油DEH系统进行了改造.彻底解决了电液转换装置易受油质污染的缺陷,消除了影响机组安全运行的隐患,提高了DEH系统运行的稳定性、可靠性,改造的成功为抗燃油DEH系统的设计、改造提供了新的途径.