摘要
随着我国经济的不断发展，电力的需求也越来越大，因此超超临界机组所占的比例越来越大，从而使得电厂汽轮机的工作参数不断提高。密封是汽轮机中用于减少蒸汽泄漏量的装置，但由于密封的存在也随之带来了安全上的问题——密封汽流激振现象。随着工质参数的不断提高，密封系统部分的汽流激振力变得越来越不可忽略，严重时可导致转子失稳。因此本文对密封汽流激振下转子动力特性展开研究，这对保障超超临界汽轮机组稳定高效运行具有重要实用价值，本文主要工作如下： 首先，本文以1000MW机组的高压缸第二压力级隔板密封为研究对象，利用FLUENT中UDF编译运动控制宏建立转子多频涡动模型，并通过动网格技术完成对密封动力特性系数求解，分析了直齿密封中超超临界汽轮机转子的动力特性分别随间隙、偏心量、涡动半径及压比的变化，结果表明：低频率时小间隙下的稳定性较高且其对频率的依赖性与间隙成反比，大偏心量以及大涡动半径下的稳定性在低频涡动时较高且不易受到频率变化影响，在直齿密封中压比升高时会减小稳定性对于频率的依赖性且更利于转子稳定运行。 其次，在斜齿密封可减小泄漏量的基础上，分析了斜齿密封中的转子动力特性分别在不同间隙、偏心量、涡动半径及压比下的变化，结果表明：随着齿偏角增大泄漏量先减小后增加，在所计算的工况中15°斜齿密封阻漏效果较好，其在低频涡动时大间隙下转子稳定性较高且此时稳定性对频率依赖性最小。在斜齿密封中偏心量的变化对转子稳定性的影响的规律性不明显，改变涡动半径时转子的稳定性在20Hz之前受频率影响显著，其中涡动半径为0.05mm和0.1mm时的增幅分别约为88.12%和91.83%，在低频涡动时高压比下的稳定性高且此时有效阻尼对频率依赖性低。 最后，得到了侧齿密封中泄漏量随侧齿长度的变化，分析了侧齿密封中转子动力特性分别随间隙、偏心量、涡动半径及压比的变化趋势，并比较了直齿、斜齿和侧齿密封中的转子动力特性随上述因素的变化，结果表明：随着侧齿长度的增加泄漏量先减小后增大，在所计算的工况中侧齿长为0.4mm的密封阻漏效果较好，其在低频涡动时大间隙下稳定性高同时对频率依赖性低，在50Hz之前大偏心量下稳定性好但此时更易受到频率变化的影响。涡动半径为0.1mm时的稳定性随频率波动最大增幅约为60.65%，表明此时对频率变化的响应更敏感，当频率保持在（10-55）Hz之间时，涡动半径较大时的转子稳定性较好，在低频涡动时高压比稳定性好但其对频率依赖性强，继续增大频率后低压比时稳定性更好。在三种密封中均表现出低频涡动时大间隙下的稳定性高且对频率依赖性低。随着偏心量的改变稳定性随频率的波动幅度在直齿和侧齿中趋势相反，斜齿中规律性较差。在直齿和斜齿密封中转子稳定性在低频时波动幅度明显，随着频率继续增加斜齿和侧齿密封中大涡动半径下的稳定性高。压比对稳定性的影响在斜齿和侧齿密封中较为相似即低频时高压比稳定性高，高频时低压比的稳定性相对较好，而在直齿密封中稳定性随着压比的增加而提升且其对频率依赖性随着压比的增加而降低。
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