动叶

电厂中一次风机为煤粉输送提供动力，由于其管道阻力大、风压高、流量变化大，更容易出现失速和引起抢风。一次风机抢风，是指并联运行的两台一次风机，突然一台风机电流（流量）上升，另一台风机电流（流量）下降。此时，若关小大流量风机的调节风门试图平衡风量时，则会使另一台小流量风机跳至最大流量运行。在风量调整投自动时，风机的动叶或静叶频繁地开大、关小，严重时可能导致风机电机超电流而烧坏。

目的 透平叶片高效内部冷却技术对提高燃气轮机热效率至关重要，高温透平动叶作为燃气轮机的重要部件，对其冷却性能的把握显得尤为重要。由于科里奥利力(科氏力)、浮升力和通道结构对高温透平动叶内部通道冷却性能影响显著，因此，基于这些影响，总结归纳高温透平动叶内部冷却通道的研究现状与发展趋势。 方法 介绍了旋转内部冷却通道的新型结构设计，提出了一种适用于双层壁叶片构型的新型旋转内部冷却通道结构。 结论 双侧强化U形通道可以利用科氏力的强化换热作用，导致其冷却性能优于传统旋转U形通道，燃机透平动叶内部冷却有着广阔的提升空间。

目的 重型燃气轮机核心部件国产化对行业技术创新、产业升级，甚至国家安全都有重要意义，而透平一级动叶作为重型燃气轮机典型的热端零部件，其性能直接决定了燃气轮机的效率和可靠性。为此，对某重型燃机透平一级动叶进行了结构优化。 方法 通过增加叶身部分竹节孔竹节的数量，对叶片冷却孔结构进行了优化，同时使用热障涂层来改进叶身涂层。通过流体计算与有限元计算的方法，对叶片服役工况下优化前后叶片的温度、应力分布和气动效率进行了对比分析。 结果 通过对叶片湍流结构的优化，增强了叶片内部换热效率；在冷气进口压力相同的条件下，优化后的叶片表面温度降低了50 ℃以上；由于未改变叶片的气动外形，优化后的叶片对于涡轮气动效率影响较小。相比于优化前的叶片，优化后的叶片在服役过程中的最大等效应力和等效总应变都得到了显著降低。 结论 通过冷却孔的优化和防护涂层的升级，可以显著提升叶片在高温环境中的可靠性。研究结果为燃气轮机的国产化提供了理论依据。

燃气轮机透平进口温度已经远超叶片材料的许用温度，发展更加高效的透平冷却技术，尤其是气膜冷却技术至关重要。在透平动叶中部区域的气膜冷却通常由横流带肋通道供应，因此对近年来横流带肋通道中气膜冷却研究进展进行了综述。 方法 介绍了不同冷气供应方式下气膜冷却性能的差异，归纳了肋片角度、肋片形式、气膜孔与肋片的相对位置、横流通道进口雷诺数对流动和气膜冷却性能的影响，总结了针对横流带肋冷气条件下气膜孔型设计的研究进展。 结果 横流带肋通道内部冷却结构和横流通道进口雷诺数对气膜冷却性能影响显著，横流进气改变了孔出口下游的冷却效率分布，同时孔进口处流动受气膜孔与肋片的相对位置及雷诺数变化的影响。展向非对称气膜孔型和对横流进气不敏感的气膜孔型可有效提升气膜冷却性能。 结论 为进一步推动横流带肋通道气膜冷却技术的发展，建议深入研究各影响因素与气膜冷却性能之间的关系，并对适用于横流带肋进气的专用气膜孔型进行优化设计。

目的 高压涡轮损伤条件下运行状态对燃气轮机性能和振动会产生一定影响，而目前准确评估整机是否可以继续服役的手段较为缺乏，为此开展高压涡轮动叶叶尖凹槽磨损掉块对气动性能及振动变形的影响研究。 方法 采用三维数值仿真方法，以原动叶完整叶尖凹槽结构为基准，通过仿真分析了5种不同叶尖凹槽掉块形状对高压涡轮典型气动性能及动叶振动特性的影响规律。 结果 动叶叶尖凹槽叶盆侧掉块，叶背侧掉块，尾缘掉块，叶盆和尾缘同时掉块，叶盆、叶背和尾缘同时掉块，分别造成高压涡轮效率下降0.44%、1.6%、0.03%、0.67%、3.2%；不同动叶叶尖凹槽形状对动叶的振动变形影响较小，尾缘掉块会减小动叶的变形。 结论 综合气动性能及振动变形的影响分析，对于动叶叶尖凹槽的叶盆掉块、尾缘掉块或两者同时掉块的叶片可以继续使用，而对于叶背掉块及盆背侧和尾缘同时掉块的叶片建议不再使用。

本成果属于能源生产过程、工艺创新技术领域，对大型电站风烟系统进行大量的试验研究和数值模拟数据，建立模型驱动的多系统异构数据源集成（EXA）数据库，创立多元状态监测系统（MSET），实现风烟系统模型驱动的实时状态评估和运行指导，并提供风机选型优化数据支持，充分运用大数据处理平台的挖掘分析和信息融合，开展风机叶型和轮毂比组合与风烟道匹配特性研究，提高风机中、低负荷段效率；突破煤电机组风烟系统设计选型和运行优化分段实施、分而治之的传统技术思路，开展送风风道、磨煤机进出口风道、脱硝系统烟道、回转式空气预热器前后烟道、除尘器进出口烟道、引风机进出口烟道和脱硫系统进口烟道典型布置参数分布和风门挡板特性研究，全面创立了风烟系统特性参数分析体系，实现风烟系统关键技术的协同优化研究和融合应用，获得良好节能效果，改善锅炉风烟系统流场分布；成功研发多种大型风烟道流量在线测量装置，攻克烟风道复杂流场中流量测量和控制难题，开发烟道脱硝出口氮氧化物智能巡测技术，实现氮氧化物和喷氨量的协同控制，以及空预器漏风控制和防低温结露、堵灰的新技术，同时提升发电机组灵活性改造和调峰技术水平；并通过大数据挖掘的方法，对动叶轴流可调风机不同步叶片特性研究、静叶可调汽动引风机运行特性与性能优化都获得了良好的效果。在空预器漏风控制、复杂流场环境的风量测量、脱硝系统喷氨调节和 NOx 检测、空预器防低温结露及堵灰、机组生产过程的大数据应用开发方面形成具有自主知识产权的新工艺、新技术和新产品。本项目取得 1 项发明专利和 6 项实用新型专利，专著一本（“十三五”普通高等教育规划教材 电站风机应用技术与实践），论文 10 余篇。

本参评发明专利名称为“空冷式高参数汽轮机高中压缸性能与结构设计及监控方法”，专利申请号为201910183230.9，申请日期为2019.03.12，授权公告日2020.05.15。该专利公开了空冷式高参数汽轮机高压缸与中压缸的性能与结构设计和安全性监控方法，弥补了国内外空冷式高参数汽轮机高压缸与中压缸的性能与结构优化设计和安全性监控的空白。所述方法涉及空冷式高参数汽轮机高压缸与中压缸的汽缸、叶片、转子的结构与性能优化设计及监控方法，通过对高压缸与中压缸的进汽和排汽参数设计、流量与结构尺寸模化设计、焓降优化分配与变反动度设计、动叶片强度振动设计、转子和汽缸蠕变与强度设计等新技术发明，实现了空冷式高参数汽轮机高压缸与中压缸的热力性能优化改进和结构安全性设计监控.

11月22日11时10分，中国华电集团有限公司自主研制的“华电睿翼”F级燃气轮机透平一级动叶顺利通过48小时试验验证，实现国内首次挂机运行。