随着计算机技术和计算流体动力学的发展,结合现代优化理论,采用全三维CFD方法进行汽轮机通流部分气动优化的工作得以实现。开展了工业汽轮机大负荷调节级叶型优化的工作。优化获得2个候选高效叶型A3_opt和A5_opt。在某台实例汽轮机机组上进行应用验证,结果表明:通流效率在广泛的负荷变化范围内均有提高,提高范围为1. 1%~5. 5%;随着调节级负荷的增加,调节级效率增益不断提高;在调节级负荷增大到一定程度后,随着调节级负荷的进一步增大,效率增益稍微降低。应用实例表明,所研究的优化方法、优化策略和优化获得的大负荷调节级动叶叶型是成功的。

为了提高工业汽轮机效率,实现节能减排和降低加工制造成本,对高转速工业汽轮机低压级组进行气动设计,并对其进行三维气动分析。完成了低压级组的一维设计、二维气动设计和叶型设计:动叶转速为6600r/min,进口总压为200kPa、进口总焓为2684.2kJ/kg、背压为7kPa下的流量为51.2t/h,总总效率为92.4%,总静效率为88.6%,达到设计要求。末级动叶的径高比为2.68,降低了转子的尺寸。三维流场分析显示:低压级组载荷分布均匀,级间匹配合理,气动性能良好;气动参数沿叶高分布均匀,叶片沿叶高具有良好的攻角特性。

针对提高工业汽轮机排汽缸气动性能、改善流场、降低流动损失问题,采用数值仿真方法对一种铸造式工业汽轮机排汽缸进行了详细研究与分析。揭示了工业汽轮机排汽缸内部的流动机理与气动特性,提出了工业汽轮机排汽缸内的典型流场结构;提出了一种表征排汽缸气动性能的热力计算方法,并与西门子公司的实验修正数据曲线进行了对比分析;为逼近排汽缸真实状态下的入口条件,将工业汽轮机三级低压级叶栅与排汽缸进行了联合计算,同时对比分析了排汽缸中肋板等附加结构对气动性能的影响。研究结果表明:多元的旋涡运动是造成排汽缸流动损失的重要方面,排汽缸内部的附加结构会恶化流动,而合理的肋板布置会改善排汽缸出口流场。

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。

随着计算机技术和计算流体动力学的发展，采用全三维CFD方法结合现代优化理论进行汽轮机通流部分气动优化的工作得以实现。开展了高效压力级叶型优化的工作，获得了多个候选高效叶型，相比于原始叶型效率提升明显，并且具有很好的变工况特性。在此基础上，开展了优化叶型的叶栅吹风实验工作，实验结果表明，在实验工况的广泛变化范围内，优化叶型总压损失系数较原始叶型降低1%左右，表明此优化方法和高效叶型的优化工作是成功的。研究成果可为透平机械其他叶型优化提供参考。

以高负荷、大扩张角、小根径/顶径比、大展弦比的工业汽轮机末级叶片为研究对象,设计了直扭静叶、弯扭静叶、周偏直扭静叶3种积叠方案,采用三维CFD方法数值模拟了3种方案的内部流动,分析了压比、反动度、马赫数、静压系数、气流角、效率等参数的变化和内部流场。结果表明:周偏直扭方案的级效率最高,达到90.65%,比直扭方案和弯扭方案分别高0.93%、0.81%;正弯和周偏都能提高根部反动度,形成从根部指向流道中部的压力梯度,减小端壁附近的横向二次流动,降低二次流损失,同时降低了马赫数、减小了激波损失。

该文分析常规2取2停机系统与4取2停机电磁阀冗余容错系统的原理进一步分析改进后的四取二冗余系统在控制逻辑判断结构布置采购成本等方面优势。

对工业汽轮机数字电液控制系统进行了详细的研究与阐述，分别对工业汽轮机调速系统、监视系统、保护系统进行了设计。选用PLC为控制系统的核心，控制系统采用双闭环方式，提高了控制系统的快速响应性。对汽轮机检测系统进行了选型、计算及测点布置，根据控制需求对PLC控制系统进行了硬件和软件的设计，开发出了友好的人机界面。