[发明专利]一种稳流装置及稳流装置的设计方法

说明书

本发明公开了一种稳流装置，包括：框架的内侧固定在排汽管的内壁上，框架的外侧抵靠后排汽管轴承座，框架包括至少一个包括沿框架的周向等角度间隔布置的多个支撑杆的支架；每个第一导流板安装在每个支架的一侧，相邻第二导流板构成的环面积相等，且第一导流板在排汽管的垂直对称面和水平垂直面内相对于排汽管轴线的角度均为0°～20°；每个第二导流板安装在每个支架的另一侧，且每个第二导流板在每个支架上的位置为两个相邻第一导流板的中点。本发明还提供一种稳流装置的设计方法。本发明的目的在于一种稳流装置的设计方法及稳流装置，将气流引向中心区域，消除不稳定的旋涡区，减轻蒸汽对管束的激励作用，进而达到消减管束振动的作用。

技术领域

本发明涉及工业汽轮机侧向冷凝器技术领域，尤其涉及一种稳流装置及稳流装置的设计方法。

背景技术

目前，冷凝器是汽轮机的低温热源，是一种大型表面冷凝式换热器。侧向冷凝器是指汽轮机轴向排汽时，与之直接相连接的冷凝器，此时冷凝表现为侧向进气，如图1所示。

冷却管的振动破坏事故，一直是凝汽器运行中的一大问题。冷却管发生振动破坏的外在原因有两个：(1)冷凝管固有频率与汽轮机转速接近，使冷凝管发生共振；(2)高速汽流的激振作用，使冷却管产生过大的振幅。侧向冷凝器进汽口处，换热管发生断裂，初步判断为换热管受蒸汽流激发，引起振动。侧向排汽汽轮机的特点是，做完功后的蒸汽从汽轮机的轴端直接排向冷凝器，从汽轮机出口至冷凝器的距离通常只有几米；排汽速度高、距离短，又有轴承座的阻挡，使得进入冷凝器的蒸汽流动十分复杂，为了弄清冷凝器进口流场的特点，采用计算机流体力学方法仔细地分析排汽管内的流场。

由于汽机轴承座的阻挡作用，排汽管中心出现一个低速旋涡区域。低速区域回流严重，高速区与低速区有明显的分界线，中心速度低，外环速度高，如图2和图3所示，高流速与中心旋涡区之间的过渡区域十分狭小，致使此区A流速梯度大，过渡区域的流场是很不稳定的，这种不稳定性表现为引起管束振动。图4为蒸汽进入冷凝器前的参考截面，其流速分布同样反映出中心旋涡所引起的速度梯度问题。

管束发生激振须满足两个条件：(1)必须有能量源源不断的补充给换热管，振动的能量来自蒸汽的动能，故流速高的区域易产生振动；(2)换热管不断地受到激励，形成激励的原因很多，一般认为中心区的旋涡是形成振动的一种激励源。中心旋涡区是一个不稳定的区域，特别与高速汽流交界面上(边界区域)。中心区域的旋涡在转动过程中，会造成边界区域的流动速度极不稳定，不稳定的蒸汽流反复冲刷相应区域的管束，形成激励源，进而引起排汽管的破坏。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种稳流装置及稳流装置的设计方法，以将气流引向中心区域，改善气流流场分布，消除不稳定的旋涡区，从而减轻蒸汽对管束的激励作用，进而达到消减管束振动的作用。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

根据本发明的一个实施例，提供一种稳流装置，所述稳流装置的框架设置在后排气管轴承座和冷凝器之间，且与所述后排气管轴承座接触，包括：框架，所述框架的内侧固定在排汽管的内壁上，所述框架的外侧抵靠后排汽管轴承座，所述框架包括至少一个支架，所述支架包括沿所述框架的周向等角度间隔布置的多个支撑杆；多个第一导流板，每个所述第一导流板安装在每个所述支架的一侧，相邻两个所述第二导流板构成的环面积相等，且所述第一导流板在所述排汽管的垂直对称面和水平垂直面内相对于排汽管轴线的角度均为0°～20°；多个第二导流板，每个所述第二导流板安装在每个所述支架的另一侧，且每个所述第二导流板在每个所述支架上的位置为两个相邻所述第一导流板的中点，其中，所述第二导流板在所述排汽管的垂直对称面和所述水平对称面内相对于所述排汽管轴线的角度均为0°～20°。

进一步地，所述第一导流板相对于所述排汽管轴线的角度随着与所述排汽管轴线距离的增大而减小，所述第二导流板相对于所述排气管中轴线的角度为相邻两个所述第一导流板相对于所述排汽管轴线的角度的平均值。