汽輪機(jī)低壓缸零出力工況下末級(jí)流場(chǎng)測(cè)量研究

吳 昕，李祥勇，薛常海，宋亞軍，陳凱亮，謝昌亞，王文歲

(1.國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院(華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司)，北京 100045；2.京能秦皇島熱電有限公司，河北 秦皇島 066000；3.陜西德源府谷能源有限公司，陜西 榆林 719407)

電源結(jié)構(gòu)矛盾突出以及系統(tǒng)調(diào)峰能力嚴(yán)重不足是影響我國(guó)可再生能源消納的核心問題[1]。我國(guó)電源結(jié)構(gòu)以火電為主，火電裝機(jī)容量占全國(guó)電源裝機(jī)比重達(dá)到67%。與國(guó)外先進(jìn)火力機(jī)組相比，我國(guó)的火電機(jī)組調(diào)峰能力仍需提升。丹麥、德國(guó)的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的調(diào)峰下限已經(jīng)降至機(jī)組額定容量的20%與40%，純凝機(jī)組能夠達(dá)到機(jī)組額定容量的20%和25%[2]。而我國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組及純凝機(jī)組調(diào)峰下限普遍僅為額定容量的50%及40%。由此可見，進(jìn)一步增強(qiáng)電源的靈活性運(yùn)行能力，進(jìn)行火電機(jī)組的靈活性改造與低負(fù)荷運(yùn)行優(yōu)化是提高系統(tǒng)調(diào)峰能力，促進(jìn)可再生能源消納最直接、有效的措施。

低壓缸零出力技術(shù)作為一種有效的靈活性改造方案被廣泛應(yīng)用于北方地區(qū)。低壓缸零出力技術(shù)旨在提高機(jī)組供熱工況下的運(yùn)行靈活性，又稱“切除低壓缸進(jìn)汽供熱技術(shù)”、“低壓缸近零出力運(yùn)行技術(shù)”等。其通過將絕大部分中壓缸排汽引出供熱，僅留少量蒸汽通入低壓缸，由此實(shí)現(xiàn)低壓缸近零出力運(yùn)行，該技術(shù)可增大供熱抽汽近100 t/h，能有效提升機(jī)組供熱能力及調(diào)峰能力[3-7]。

當(dāng)前針對(duì)低壓缸零出力技術(shù)的研究主要集中在低壓缸零出力性能分析、運(yùn)行方案及風(fēng)險(xiǎn)控制等。劉雙白[8]等采用Ebsilon軟件計(jì)算分析了某320 MW供熱機(jī)組低壓缸零出力方式供熱性能；李展[9]等針對(duì)低壓缸零出力工況切換，開展了中低壓缸聯(lián)通管蝶閥邏輯、中低壓缸旁路調(diào)門邏輯、抽汽快調(diào)門邏輯的設(shè)計(jì)及優(yōu)化工作；徐美超[10]等用歐拉拉格朗日質(zhì)子追蹤法計(jì)算噴水減溫條件下末級(jí)動(dòng)葉的氣動(dòng)性能及應(yīng)用流固耦合方法計(jì)算噴水減溫條件下末級(jí)動(dòng)葉的強(qiáng)度性能；紀(jì)連舉[11]等以某350 MW超臨界供熱機(jī)組的切缸技術(shù)改造為例，對(duì)切缸運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)及切缸改造所涉及的問題進(jìn)行詳細(xì)的論述及分析，并提出了相應(yīng)的技術(shù)措施；梁雙榮[12]等計(jì)算了聯(lián)通管蝶閥和旁路蝶閥的蒸汽通流量，得到了過渡階段和切缸狀態(tài)下的閥門開度曲線；顧偉飛[13]研究了大流量工業(yè)抽凝機(jī)組低壓缸切除過程調(diào)試試驗(yàn)方法，優(yōu)化了調(diào)試流程。

現(xiàn)有針對(duì)低壓缸零出力技術(shù)下的鼓風(fēng)及水蝕風(fēng)險(xiǎn)研究主要采用數(shù)值仿真方法，通過商用CFD軟件定量計(jì)算低壓通流區(qū)域流場(chǎng)，圍繞變進(jìn)汽參數(shù)、變噴水條件、變排汽參數(shù)等約束條件探究低壓缸運(yùn)行的安全性。本文基于某設(shè)計(jì)有中低壓連通管冷卻小旁路的350 MW超臨界供熱機(jī)組，嘗試采用試驗(yàn)測(cè)量的方法，實(shí)際測(cè)量研究該機(jī)組低壓缸零出力工況下末級(jí)動(dòng)葉后的徑向壓力及溫度分布情況，尋找可能的優(yōu)化措施；同時(shí)，擬采用數(shù)值計(jì)算的方法開展低壓缸零出力工況下的仿真研究。

1 低壓缸零出力技術(shù)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析

低壓缸零出力運(yùn)行時(shí)低壓缸僅通入少量冷卻蒸汽，低壓缸處于極小容積流量工況運(yùn)行。研究表明該工況下運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)主要有：動(dòng)應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)、鼓風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)以及水蝕風(fēng)險(xiǎn)。

1.1 動(dòng)應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)

低壓缸末級(jí)葉片在小容積流量工況下易發(fā)生顫振，葉片動(dòng)應(yīng)力陡增而影響機(jī)組運(yùn)行安全。圖1(a)為研究院在發(fā)電廠汽輪機(jī)末級(jí)葉片(685 mm)進(jìn)行的動(dòng)應(yīng)力試驗(yàn)結(jié)果[8]。圖1(b)為主機(jī)廠開展的數(shù)值模擬結(jié)果，采用流固耦合計(jì)算得出葉片在不同流量下的動(dòng)應(yīng)力變化，此結(jié)果重現(xiàn)了末級(jí)葉片在小容積流量下的動(dòng)應(yīng)力“突增現(xiàn)象”，得到與其試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)相吻合的變負(fù)荷動(dòng)應(yīng)力曲線[14]。結(jié)合試驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果可以看出，低壓末級(jí)葉片在相對(duì)容積流量0.15～0.4工況區(qū)間，葉片動(dòng)應(yīng)力將出現(xiàn)突增現(xiàn)象，最大動(dòng)應(yīng)力出現(xiàn)在0.25相對(duì)容積流量工況附近，此時(shí)葉片動(dòng)應(yīng)力將達(dá)到額定工況下的5～10倍，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合低壓缸零出力工況設(shè)計(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)來看，該工況相對(duì)容積流量?jī)H為0.07，機(jī)組末級(jí)葉片動(dòng)應(yīng)力水平較低，與常規(guī)運(yùn)行工況接近，但在低壓缸零出力工況投切過程中將出現(xiàn)動(dòng)應(yīng)力峰值。

圖1 動(dòng)應(yīng)力分析圖

1.2 鼓風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)

由于低壓缸零出力工況時(shí)，低壓末幾級(jí)處于鼓風(fēng)工況運(yùn)行。鼓風(fēng)摩擦產(chǎn)生大量的熱，若進(jìn)入低壓缸的冷卻蒸汽無法帶走足夠的熱量，將導(dǎo)致排汽溫度升高，過高的排汽溫度極易引起汽缸變形、軸承標(biāo)高變化等現(xiàn)象，造成機(jī)組振動(dòng)異常，甚至是嚴(yán)重的動(dòng)靜摩擦。因此，如何有效控制排汽溫度是低壓缸零出力技術(shù)安全應(yīng)用需要解決的重點(diǎn)問題。

目前，主要采用低壓缸噴水降低排汽溫度，主機(jī)廠也在低壓末級(jí)隔板葉頂進(jìn)汽側(cè)及出汽側(cè)設(shè)置有帶保護(hù)的溫度測(cè)點(diǎn)，用以監(jiān)測(cè)次末級(jí)級(jí)后及末級(jí)級(jí)間溫度，也有在內(nèi)導(dǎo)流環(huán)處布置軸向溫度測(cè)點(diǎn)，以監(jiān)視近末級(jí)葉輪溫度。鼓風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)可通過低壓缸噴水解決，但低壓缸噴水的長(zhǎng)期投入極有可能引發(fā)葉片水蝕問題。

1.3 水蝕風(fēng)險(xiǎn)

2 儀器及試驗(yàn)介紹

測(cè)量試驗(yàn)選用4孔楔形氣動(dòng)探頭，如圖2所示，探針延伸管直徑20 mm。探針上設(shè)計(jì)有壓力孔及溫度測(cè)點(diǎn)，可測(cè)量記錄來流壓力及溫度。測(cè)量系統(tǒng)主要由集成探針、探針運(yùn)動(dòng)控制坐標(biāo)架、運(yùn)行控制箱及計(jì)算機(jī)等組成。

圖2 探針結(jié)構(gòu)示意圖

為避免葉片、探針振動(dòng)引發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)測(cè)量區(qū)域?yàn)槿~根后100 mm，探頭最大可延伸至內(nèi)導(dǎo)流環(huán)上，避免與轉(zhuǎn)軸接觸的可能。測(cè)量試驗(yàn)示意圖如圖3所示。進(jìn)行試驗(yàn)前，打開預(yù)先安裝在低壓缸外缸上的試驗(yàn)閥門，將探針伸入末級(jí)葉片后，順著預(yù)先敷設(shè)的內(nèi)外缸間導(dǎo)管進(jìn)入末級(jí)流道，沿葉高方向，每隔一定間距，依次測(cè)量。

圖3 測(cè)量試驗(yàn)示意圖

3 試驗(yàn)

低壓末級(jí)流場(chǎng)測(cè)量可在機(jī)組運(yùn)行過程中進(jìn)行探針的布置、測(cè)量、取出等工作，理論上試驗(yàn)不會(huì)對(duì)機(jī)組正常運(yùn)行產(chǎn)生干擾。在開展試驗(yàn)前，也實(shí)際驗(yàn)證了本試驗(yàn)對(duì)機(jī)組真空的影響情況，遠(yuǎn)傳測(cè)點(diǎn)及就地檢查情況均表明未出現(xiàn)漏真空情況。

試驗(yàn)準(zhǔn)備期間，儀器裝配及探針插入測(cè)量均一次成功，現(xiàn)場(chǎng)如圖4所示。本文依次進(jìn)行了低壓缸零出力工況下的流場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)、變噴水流量試驗(yàn)以及正常工況下的流場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)。

圖4 試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖

3.1 低壓缸零出力工況試驗(yàn)

機(jī)組工況穩(wěn)定在主汽流量600 t/h，機(jī)組背壓4.5 kPa，中低壓連通管旁路閥開度73%，低壓缸進(jìn)汽流量38 t/h，低壓缸噴水調(diào)節(jié)閥開度21.7%，噴水流量7 t/h。在上述運(yùn)行工況下，嘗試進(jìn)行葉頂至葉根的流場(chǎng)測(cè)量。

由于末級(jí)為長(zhǎng)扭葉片，探針越往根部越靠近葉片，考慮到探針在流道內(nèi)為懸臂梁支撐，隨著探針的伸長(zhǎng)，流場(chǎng)對(duì)探針延伸桿的擾動(dòng)越發(fā)不利于機(jī)組安全運(yùn)行。綜合研究，探針最終測(cè)量至相對(duì)葉高23%位置。圖5為測(cè)量結(jié)果，Y軸為測(cè)量位置，以相對(duì)葉高計(jì)算，底部水平軸為溫度分布，頂部水平軸為靜壓分布。

在線教育(E-Learning)可細(xì)化為同步在線教育和異步在線教育。同步在線教育即在在線教學(xué)平臺(tái)支持下，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容作教學(xué)過程設(shè)計(jì)后，在同一時(shí)間內(nèi)不同空間下進(jìn)行師生在線教學(xué)。反之，異步在線教育則是教學(xué)平臺(tái)支持下的不同時(shí)間內(nèi)不同空間下進(jìn)行的師生教學(xué)活動(dòng)。在線教育課程的大量涌現(xiàn)且備受關(guān)注，加之Coursera、ed X、Udacity等國(guó)外成熟在線教育平臺(tái)的激勵(lì)，催生了很多國(guó)內(nèi)在線教育平臺(tái)，如MOOC中文網(wǎng)、微課網(wǎng)、傳課網(wǎng)、國(guó)家教育資源公共服務(wù)平臺(tái)等[2]。

圖5 低壓缸零出力工況測(cè)量結(jié)果

圖5中圓點(diǎn)為溫度參數(shù)，方塊表示靜壓數(shù)據(jù)，試驗(yàn)從23%～100%葉高共計(jì)測(cè)量了21個(gè)位置點(diǎn)的數(shù)據(jù)，從圖中可以明顯看出：

(1)末級(jí)溫度變化主要出現(xiàn)在82%葉高以上位置處，溫度經(jīng)歷了先增大后減小的過程，溫度峰值出現(xiàn)在97.7%葉高處，溫度為49.8℃；

(2)壓力的變化較為復(fù)雜，在89%～100%葉高位置區(qū)間，與溫度變化類似，壓力經(jīng)歷了先增大后減小的過程，最大壓力出現(xiàn)在97.7%葉高處，為3 246 Pa；在89%-23%葉高位置，近乎是遞增關(guān)系，隨著測(cè)量至23%葉高位置時(shí)，壓力最高達(dá)到4 603 Pa。

從溫度分布可以看出，低壓缸噴水起到了重要作用，在89%相對(duì)葉高以下位置，汽流溫度降低并穩(wěn)定在33℃附近；而在89%相對(duì)葉高以上位置，汽流溫度也被壓制于50℃以下，有效保障了運(yùn)行安全；從溫度及壓力分布分析，絕多數(shù)蒸汽流僅在末級(jí)流道中85%～100%相對(duì)葉高位置區(qū)域，這也導(dǎo)致該區(qū)域存在明顯的壓力梯度及溫度梯度；相較排汽溫度報(bào)警值，排汽溫度存在較大余量，說明低壓缸噴水量具備優(yōu)化可能。

3.2 變低壓缸噴水流量試驗(yàn)

完成低壓缸零出力工況流場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)后，開展變低壓缸噴水流量試驗(yàn)。試驗(yàn)前低壓缸噴水調(diào)節(jié)閥開度21.7%，噴水流量7 t/h。計(jì)劃通過減少低壓缸噴水流量，對(duì)比測(cè)量并確定出最小噴水量。在實(shí)際試驗(yàn)中，將噴水調(diào)節(jié)閥降至20%開度，發(fā)現(xiàn)排汽溫度上漲迅速并達(dá)到報(bào)警，未能完成相關(guān)工況測(cè)量即將噴水調(diào)門加至21.7%開度，并認(rèn)為該噴水流量即為當(dāng)前工況下的最小噴水流量。

本文認(rèn)為，從7 t/h噴水流量測(cè)量數(shù)據(jù)來看，該噴水量存在較大余量，僅將閥門開度降低至20%，不應(yīng)存在明顯的快速升高現(xiàn)象。由此建議：

(1)檢修期檢查低壓缸噴水調(diào)閥低開度下的噴水霧化效果以及噴水調(diào)閥的線性情況，若出現(xiàn)低開度下噴頭霧化效果不好及閥門線性度不佳情況，建議進(jìn)行設(shè)備更換并確認(rèn)霧化效果；

(2)從測(cè)量數(shù)據(jù)可以看出，低壓缸零出力工況下汽流主要集中在葉頂區(qū)域，從溫度分布來看，葉頂部位溫度最高。因此，可以考慮研究開發(fā)針對(duì)葉頂區(qū)域位置蒸汽流降溫的霧化噴頭設(shè)計(jì)，與原有設(shè)計(jì)噴頭相比，新增噴頭應(yīng)采用低流量設(shè)計(jì)，能在低壓缸零出力工況下的，保持良好的霧化效果。實(shí)際使用時(shí)，以該霧化噴頭工作為主，而原先低壓缸噴水為輔的方式運(yùn)行。

3.3 正常工況測(cè)量試驗(yàn)

退出零出力工況后，機(jī)組轉(zhuǎn)入正常抽凝方式運(yùn)行，中低壓連通管旁路閥全關(guān)。待工況穩(wěn)定后，進(jìn)行了正常工況的測(cè)量試驗(yàn)?？紤]到排汽流量的增大對(duì)探針桿帶來的潛在不利影響，試驗(yàn)僅測(cè)量至49%相對(duì)葉高位置處。測(cè)量結(jié)果如圖6所示。與低壓缸零出力工況不同，葉頂溫度最低，至90%相對(duì)葉高位置后，汽流溫度緩慢增加；而壓力在80%相對(duì)葉高位置存在拐點(diǎn)，在測(cè)量區(qū)域范圍內(nèi)，該位置為最低靜壓，葉頂處為最高靜壓。

圖6 正常工況測(cè)量結(jié)果

4 數(shù)值計(jì)算

4.1 通流區(qū)域建模

低壓缸通流區(qū)域由末5級(jí)葉柵通道組成，為考慮純凝工況，在低壓缸對(duì)應(yīng)位置預(yù)留抽汽通道。在純凝工況下，低壓缸抽汽通道進(jìn)行抽汽回?zé)?；在零出力工況下，低壓缸抽汽通道關(guān)閉，低壓缸不進(jìn)行抽汽。為了提高CFD數(shù)值模擬的魯棒性和收斂速度，將末級(jí)葉柵通道出口沿軸向延長(zhǎng)，如圖7所示。葉柵上部壁面為低壓缸缸壁，葉柵下部壁面為動(dòng)葉輪轂，靜葉柵保持靜止，動(dòng)葉柵繞軸以 3 000 r/min進(jìn)行定速旋轉(zhuǎn)。由于葉柵兩側(cè)面為周期性邊界，對(duì)圖7中單通道三維模型進(jìn)行全周復(fù)制，可得到低壓缸通流區(qū)域全周通道三維模型如圖8所示。

圖7 低壓缸通流區(qū)域單通道三維模型

圖8 正常工況測(cè)量結(jié)果

對(duì)低壓缸通流區(qū)域進(jìn)行有限體積網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖9所示。為了提高整體網(wǎng)格質(zhì)量、加快計(jì)算收斂速度，整體網(wǎng)格采用六面體網(wǎng)格劃分；在靠近葉片的前緣和尾緣位置處，進(jìn)行蝶形網(wǎng)格劃分，以適應(yīng)前緣和尾緣處葉片的曲面變化形態(tài)；在貼近葉柵、汽缸壁、輪轂的壁面處，加密網(wǎng)格使得壁面y+<1，以滿足湍流模型對(duì)網(wǎng)格精度的要求；對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行迭代光順，提高角度、長(zhǎng)寬比、增長(zhǎng)率等代表網(wǎng)格質(zhì)量的典型指標(biāo)；為了減少不同葉柵通道傳遞數(shù)據(jù)的插值誤差，調(diào)整網(wǎng)格交界處密度分布，使得不同葉柵通道交界處的網(wǎng)格密度保持連續(xù)。

4.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證

采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件求解三維穩(wěn)態(tài)RANS方程和SSTk-ω湍流模型，設(shè)置二階求解精度。采用多重網(wǎng)格收斂技術(shù)和時(shí)間推進(jìn)法加快計(jì)算收斂速度。數(shù)值模擬工況、邊界條件均與某電廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行保持一致。低壓缸進(jìn)汽溫度為213℃，排汽總壓4 kPa。為了消除網(wǎng)格數(shù)量變化對(duì)數(shù)值結(jié)果產(chǎn)生的差異影響，本文進(jìn)行了網(wǎng)格無關(guān)性分析。研究了低壓缸零出力工況下不同網(wǎng)格數(shù)量下末級(jí)動(dòng)葉葉頂后10 mm處蒸汽溫度沿葉高分布曲線，結(jié)果如圖10所示。顯然，當(dāng)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)目到達(dá)604萬時(shí)繼續(xù)增加網(wǎng)格數(shù)目，計(jì)算結(jié)果不再發(fā)生變化。因此，本文所采用的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)目為604萬。

圖9 網(wǎng)格劃分結(jié)果

圖10 網(wǎng)格無關(guān)性結(jié)果驗(yàn)證

4.3 數(shù)值結(jié)果校核

本文進(jìn)行了低壓缸純凝工況下的數(shù)值計(jì)算，并基于同工況試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了校核，如圖11所示。曲線為純凝工況條件下，數(shù)值計(jì)算得出的末級(jí)動(dòng)葉后溫度和壓力沿葉高分布曲線；標(biāo)記點(diǎn)為試驗(yàn)結(jié)果。從圖中可以看出，數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果吻合良好，說明了本文的計(jì)算方法可以對(duì)正常工況下低壓缸通流區(qū)域流場(chǎng)進(jìn)行較為準(zhǔn)確地模擬。

圖11 數(shù)值結(jié)果校核

采用上述計(jì)算方法，探究無低壓缸噴水條件下不同低壓缸進(jìn)汽流量下末級(jí)排汽溫度的變化規(guī)律，結(jié)果如圖12所示?？梢钥吹?，低壓缸進(jìn)汽流量從熱耗率驗(yàn)收工況(THA)下的額定流量降低至18.2%，末級(jí)動(dòng)葉后蒸汽溫度變化較小。當(dāng)蒸汽流量降低到5.8%(40 t/h)，末級(jí)動(dòng)葉進(jìn)入鼓風(fēng)加熱狀態(tài)，末級(jí)動(dòng)葉頂部后蒸汽溫度明顯升高，根部后蒸汽溫度未發(fā)生明顯變化。蒸汽流量降低到3.0%THA、1.5%THA，末級(jí)動(dòng)葉后整個(gè)葉高區(qū)域蒸汽溫度發(fā)生明顯提升。此時(shí)，末級(jí)動(dòng)葉葉頂后蒸汽溫度升高最快，末級(jí)動(dòng)葉中弦區(qū)后由于受到出口蒸汽卷吸回流作用溫度提升較為滯后。

圖12 不同蒸汽流量下末級(jí)動(dòng)葉葉頂后15 mm處溫度沿葉高分布圖

為了進(jìn)一步研究投入低壓缸噴水條件下的末級(jí)流場(chǎng)分布，本文增設(shè)了噴水建模，并開展了帶有低壓缸噴水條件下的低壓缸零出力工況數(shù)值仿真。基于零出力工況下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)值結(jié)果校核發(fā)現(xiàn)，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較差，未能較好地實(shí)現(xiàn)仿真。進(jìn)一步研究認(rèn)為，試驗(yàn)期間低壓缸噴水實(shí)際霧化及相變情況復(fù)雜，無法給出有效的邊界約束條件，同時(shí)，受制于汽液相變模擬方法和計(jì)算能力的約束，不易準(zhǔn)確完成噴水條件下的低壓缸零出力工況模擬。后續(xù)可考慮建立包含完整排汽缸通道的全周低壓缸數(shù)值計(jì)算模型并探究有效準(zhǔn)確的噴水霧化及蒸發(fā)計(jì)算方法，研究出更加貼近真實(shí)汽輪機(jī)運(yùn)行工況的仿真計(jì)算，對(duì)低壓缸零出力工況下汽輪機(jī)運(yùn)行特征進(jìn)行細(xì)化剖析，為電廠進(jìn)行低壓缸零出力工況長(zhǎng)期運(yùn)行提供切實(shí)有效的指導(dǎo)和參考。

5 結(jié)論

本文基于某設(shè)計(jì)有中低壓連通管冷卻小旁路的350MW超臨界供熱機(jī)組，采用試驗(yàn)測(cè)量的方法，實(shí)際測(cè)量研究了該機(jī)組低壓缸零出力工況下，末級(jí)動(dòng)葉后徑向壓力及溫度分布情況；此外，采用數(shù)值仿真的方法開展低壓缸零出力工況下的流場(chǎng)研究。得到主要研究結(jié)論如下：

(1)低壓缸零出力工況試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示低壓缸噴水效果顯著，并且，從80%相對(duì)葉高下的溫度數(shù)據(jù)來看，噴水優(yōu)化余量較大。但實(shí)際變噴水流量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)噴水調(diào)門的微調(diào)對(duì)排汽溫度影響極大，該結(jié)果與此前測(cè)量結(jié)果相矛盾。因此，建議檢查低壓缸噴水調(diào)閥低開度下的噴水霧化效果以及噴水調(diào)閥的線性情況。

(2)低壓缸零出力工況下汽流主要集中在葉頂部位，從溫度分布來看，95%相對(duì)葉高位置處溫度最高。可考慮研究開發(fā)針對(duì)葉頂區(qū)域位置蒸汽流降溫霧化噴頭設(shè)計(jì)的可能性。

(3)本文采用的數(shù)值計(jì)算方法，可有效開展低壓缸正常工況的流場(chǎng)數(shù)值模擬，但進(jìn)行包含低壓缸噴水條件下的零出力工況模擬精度較低。后續(xù)優(yōu)化可考慮建立包含完整排汽缸通道的全周低壓缸數(shù)值計(jì)算模型，并應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)噴水實(shí)際情況，探究有效準(zhǔn)確的噴水霧化及蒸發(fā)計(jì)算方法。