[發(fā)明專利]一種穩(wěn)流裝置及穩(wěn)流裝置的設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810178215.0
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108590785A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李子鈞;馮賓;晁紅偉;樓滉;彭軍華
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州國能汽輪工程有限公司
• 主分類號: F01D25/04
• 分類號: F01D25/04;F01D25/30;F28B9/00
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)哲力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44288
• 代理人: 胡擁軍;糜婧

本發(fā)明公開了一種穩(wěn)流裝置，包括：框架的內(nèi)側(cè)固定在排汽管的內(nèi)壁上，框架的外側(cè)抵靠后排汽管軸承座，框架包括至少一個包括沿框架的周向等角度間隔布置的多個支撐桿的支架；每個第一導(dǎo)流板安裝在每個支架的一側(cè)，相鄰第二導(dǎo)流板構(gòu)成的環(huán)面積相等，且第一導(dǎo)流板在排汽管的垂直對稱面和水平垂直面內(nèi)相對于排汽管軸線的角度均為0°～20°；每個第二導(dǎo)流板安裝在每個支架的另一側(cè)，且每個第二導(dǎo)流板在每個支架上的位置為兩個相鄰第一導(dǎo)流板的中點。本發(fā)明還提供一種穩(wěn)流裝置的設(shè)計方法。本發(fā)明的目的在于一種穩(wěn)流裝置的設(shè)計方法及穩(wěn)流裝置，將氣流引向中心區(qū)域，消除不穩(wěn)定的旋渦區(qū)，減輕蒸汽對管束的激勵作用，進(jìn)而達(dá)到消減管束振動的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)汽輪機(jī)側(cè)向冷凝器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種穩(wěn)流裝置及穩(wěn)流裝置的設(shè)計方法。

背景技術(shù)

目前，冷凝器是汽輪機(jī)的低溫?zé)嵩矗且环N大型表面冷凝式換熱器。側(cè)向冷凝器是指汽輪機(jī)軸向排汽時，與之直接相連接的冷凝器，此時冷凝表現(xiàn)為側(cè)向進(jìn)氣，如圖1所示。

冷卻管的振動破壞事故，一直是凝汽器運行中的一大問題。冷卻管發(fā)生振動破壞的外在原因有兩個：(1)冷凝管固有頻率與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速接近，使冷凝管發(fā)生共振；(2)高速汽流的激振作用，使冷卻管產(chǎn)生過大的振幅。側(cè)向冷凝器進(jìn)汽口處，換熱管發(fā)生斷裂，初步判斷為換熱管受蒸汽流激發(fā)，引起振動。側(cè)向排汽汽輪機(jī)的特點是，做完功后的蒸汽從汽輪機(jī)的軸端直接排向冷凝器，從汽輪機(jī)出口至冷凝器的距離通常只有幾米；排汽速度高、距離短，又有軸承座的阻擋，使得進(jìn)入冷凝器的蒸汽流動十分復(fù)雜，為了弄清冷凝器進(jìn)口流場的特點，采用計算機(jī)流體力學(xué)方法仔細(xì)地分析排汽管內(nèi)的流場。

由于汽機(jī)軸承座的阻擋作用，排汽管中心出現(xiàn)一個低速旋渦區(qū)域。低速區(qū)域回流嚴(yán)重，高速區(qū)與低速區(qū)有明顯的分界線，中心速度低，外環(huán)速度高，如圖2和圖3所示，高流速與中心旋渦區(qū)之間的過渡區(qū)域十分狹小，致使此區(qū)A流速梯度大，過渡區(qū)域的流場是很不穩(wěn)定的，這種不穩(wěn)定性表現(xiàn)為引起管束振動。圖4為蒸汽進(jìn)入冷凝器前的參考截面，其流速分布同樣反映出中心旋渦所引起的速度梯度問題。

管束發(fā)生激振須滿足兩個條件：(1)必須有能量源源不斷的補充給換熱管，振動的能量來自蒸汽的動能，故流速高的區(qū)域易產(chǎn)生振動；(2)換熱管不斷地受到激勵，形成激勵的原因很多，一般認(rèn)為中心區(qū)的旋渦是形成振動的一種激勵源。中心旋渦區(qū)是一個不穩(wěn)定的區(qū)域，特別與高速汽流交界面上(邊界區(qū)域)。中心區(qū)域的旋渦在轉(zhuǎn)動過程中，會造成邊界區(qū)域的流動速度極不穩(wěn)定，不穩(wěn)定的蒸汽流反復(fù)沖刷相應(yīng)區(qū)域的管束，形成激勵源，進(jìn)而引起排汽管的破壞。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種穩(wěn)流裝置及穩(wěn)流裝置的設(shè)計方法，以將氣流引向中心區(qū)域，改善氣流流場分布，消除不穩(wěn)定的旋渦區(qū)，從而減輕蒸汽對管束的激勵作用，進(jìn)而達(dá)到消減管束振動的作用。

本發(fā)明的目的采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供一種穩(wěn)流裝置，所述穩(wěn)流裝置的框架設(shè)置在后排氣管軸承座和冷凝器之間，且與所述后排氣管軸承座接觸，包括：框架，所述框架的內(nèi)側(cè)固定在排汽管的內(nèi)壁上，所述框架的外側(cè)抵靠后排汽管軸承座，所述框架包括至少一個支架，所述支架包括沿所述框架的周向等角度間隔布置的多個支撐桿；多個第一導(dǎo)流板，每個所述第一導(dǎo)流板安裝在每個所述支架的一側(cè)，相鄰兩個所述第二導(dǎo)流板構(gòu)成的環(huán)面積相等，且所述第一導(dǎo)流板在所述排汽管的垂直對稱面和水平垂直面內(nèi)相對于排汽管軸線的角度均為0°～20°；多個第二導(dǎo)流板，每個所述第二導(dǎo)流板安裝在每個所述支架的另一側(cè)，且每個所述第二導(dǎo)流板在每個所述支架上的位置為兩個相鄰所述第一導(dǎo)流板的中點，其中，所述第二導(dǎo)流板在所述排汽管的垂直對稱面和所述水平對稱面內(nèi)相對于所述排汽管軸線的角度均為0°～20°。

進(jìn)一步地，所述第一導(dǎo)流板相對于所述排汽管軸線的角度隨著與所述排汽管軸線距離的增大而減小，所述第二導(dǎo)流板相對于所述排氣管中軸線的角度為相鄰兩個所述第一導(dǎo)流板相對于所述排汽管軸線的角度的平均值。