[发明专利]一种汽轮机低压缸鼓风监测位置的确定方法

说明书

本发明公开了一种汽轮机低压缸鼓风监测位置的确定方法，本发明通过计算流体动力学的方法对汽轮机低压流动区进行湍流流动换热分析，可以更加透彻的了解小容积流量下低压通流区域的流动状况，通过分析不同进汽流量工况及不同叶高位置叶栅通道的速度矢量分布、温度分布以及压力分布，可以得到精准的得到低压通流区的鼓风发热高温区坐标，并对鼓风温升进行定量分析，能够精准地对鼓风发热温升进行评估，对保障火电机组常态化调峰运行的安全性具有重大的意义。

技术领域

本发明属于火力发电领域，具体涉及一种汽轮机低压缸鼓风监测位置的确定方法。

背景技术

当前随着全球能源需求的增长和环境问题的凸现，可再生能源在能源结构中所占比例亟待提高。考虑到近年来新能源的装机容量增长迅猛，因此火电机组需要灵活深度调峰来满足、解决电力系统中可再生能源的消纳问题，这对火电机组的运行方式调整提出了新的挑战。

火电机组深度调峰中随着火电机组负荷率降低，机组进汽流量降低，将导致火电汽轮机工作于小容积流量工况条件下。随着进汽流量的进一步降低，在汽轮机低压通流区域的流动形态将发生改变，气流将不再推动叶片做功，而会以惰性形态被动叶扇动排挤出叶片通道，这便是鼓风现象。鼓风摩擦现象会导致汽轮机叶栅通道局部出现高温区域，严重者将使得内缸受热变形，影响转静部件中心一致性，进而会威胁到机组的安全运行。

因此，在汽轮机低压通流区域，合理地确定小容量流量工况条件下鼓风最高温区的位置并进行监测，精准地对鼓风发热温升进行评估，对保障火电机组常态化调峰运行的安全性具有重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种汽轮机低压缸鼓风监测位置的确定方法，通过计算流体动力学的方法对汽轮机低压流动区进行湍流流动换热分析，从而对鼓风发热的监测位置进行确定，使小容量流量工况条件下汽轮机低压通流区的鼓风发热温升可以得到精准的评估与监测。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一，根据汽轮机低压缸真实通流结构，根据图纸建立低压通流区域整圈多级模型；

步骤二，对低压通流区域整圈多级模型的流体计算域进行网格刨分生成多块结构化网格；

步骤三，确定低压末级通流区流体计算模型的边界条件；

步骤四，通过流动求解器数值求解雷诺时均Navier-Stokes方程组，并引入Boussinesq湍流模型假设使湍流计算雷诺时均Navier-Stokes方程组封闭；

步骤五，求解步骤四的方程组获得收敛后的多工况流动计算分析结果，并进行分析，获取不同进汽流量工况及不同叶高位置叶栅通道内的速度矢量分布、温度分布以及压力分布；

步骤六，对通流区的速度矢量分布、温度分布以及压力分布进行分析，找出鼓风最高温度区间及流动稳流区，确定低压缸鼓风监测传感器的安装位置。

步骤一中，依据低压通流区域整圈多级模型的物理边界，将低压通流区域整圈多级模型中的转静部件分别设置于静止及旋转计算域。

步骤二中，计算网格的最大长宽比小于30，正交角均大于45度。

步骤二中，多块结构化网格生成时，通过在壁面进行网格加密，以满足Y+1的要求；多块结构化网格生成时设置O型贴体网格位于通流级动、静叶片表面，H型网格位于主流道进出口延伸段。

步骤三中，边界条件是根据低压缸进口主流进口的边界设置，低压缸排汽导流环出口设置静压边界，旋转域设置旋转速度，动静交接面设置混合面模型，其余固体壁面设置为光滑、绝热条件。

步骤四中，雷诺时均Navier-Stokes方程组的具体形式如下：