【正文】 管板異形連接結(jié)構(gòu)非常重要，除工業(yè)鍋爐的煙管－管板連接結(jié)構(gòu)外，煙管－管板型余熱(廢熱)鍋爐，核動(dòng)力發(fā)電設(shè)備中蒸汽發(fā)生器管子和管板連接，壓力容器中管殼式換熱器管子與管板的連接，火力發(fā)電系統(tǒng)中低壓和高壓給水加熱器管子和管板的連接也都屬于管子－管板異形連接結(jié)構(gòu)?？梢?jiàn)，管子－管板異形連接結(jié)構(gòu)普遍存在于大型基礎(chǔ)設(shè)備中。這種管子和管板連接接頭在運(yùn)行一段時(shí)間后不同程度地會(huì)產(chǎn)生管子－管板開裂和泄漏等問(wèn)題，時(shí)間短則一個(gè)月，長(zhǎng)則達(dá)2～3年，而且多數(shù)開裂的管板無(wú)法修復(fù)或無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)，這給鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)極大的危害。 某電廠水冷壁管爆漏失效斷口 某電下降管下降管爆漏失效 某鍋爐房煙管－管板結(jié)構(gòu)開裂失效 數(shù)值模擬的異形連接結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)分布(左上角為制造完成后的連接結(jié)構(gòu)) (輻射＋對(duì)流的環(huán)境工況)聯(lián)系人：余海葒 電話：13338696439飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)成果簡(jiǎn)介：與常規(guī)電站汽輪機(jī)不同，飽和蒸汽汽輪機(jī)的進(jìn)口蒸汽處于飽和狀態(tài)，相對(duì)來(lái)說(shuō)，壓力比較高，但溫度比較低。~。大多數(shù)情況下，飽和蒸汽汽輪機(jī)與核電站緊密相關(guān)，在地?zé)崂梅矫嬉矎V泛使用飽和蒸汽汽輪機(jī)。與常規(guī)電站汽輪機(jī)相比，在不進(jìn)行中間再熱或者汽水分離的情況下，機(jī)組的排汽濕度可能達(dá)到15％，這樣機(jī)組低壓部分葉片的水蝕非常嚴(yán)重，并且機(jī)組的效率很低。水蝕問(wèn)題在常規(guī)電站中也是存在的，當(dāng)機(jī)組進(jìn)汽壓力提高之后，保持排汽壓力不變化，則機(jī)組末級(jí)的排汽濕度就會(huì)很大，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。為此，在大功率機(jī)組中，隨著新汽參數(shù)的提高，采用中間再熱，以降低排汽的濕度，減少低壓葉片的水蝕，同時(shí)提高機(jī)組的效率。有鑒于此，在飽和蒸汽汽輪機(jī)，特別是大功率核電汽輪機(jī)中，為了防止機(jī)組出現(xiàn)嚴(yán)重的水蝕問(wèn)題，一般均采用中間再熱和汽水分離，新蒸汽在高壓汽輪機(jī)中膨脹到一定壓力之后排除汽缸，進(jìn)入汽水分離加熱器，進(jìn)行汽水分離，排出水份，利用新蒸汽進(jìn)行加熱，并使其達(dá)到過(guò)熱狀態(tài)，然后再引入汽輪機(jī)的低壓缸做功。在一些地?zé)犭娬酒啓C(jī)中也采用了中間汽水分離加熱。通過(guò)汽水分離、中間再熱，可以將機(jī)組的排汽濕度降低到10％以內(nèi)，這樣就達(dá)到減少了低壓部分葉片的水蝕問(wèn)題。對(duì)于某些小型機(jī)組，一般可以不采用中間再熱，為了降低機(jī)組的排汽濕度，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，采用節(jié)流調(diào)節(jié)，將新汽經(jīng)過(guò)一定的節(jié)流之后引入汽輪機(jī)中做功。由于節(jié)流過(guò)程是一個(gè)等焓降壓過(guò)程，蒸汽的溫度略微降低，但由于壓力的降低，對(duì)應(yīng)的飽和溫度降低，因此蒸汽變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽，這樣，膨脹到排汽點(diǎn)時(shí)，濕度在常規(guī)允許的范圍之內(nèi)。為了減少汽輪機(jī)低壓部分葉片的水蝕，在汽輪機(jī)的低壓部分，可以采用一些預(yù)防措施。主要是根據(jù)低壓部分水滴的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在低壓部分葉片水滴沖刷嚴(yán)重的地方鑲嵌硬質(zhì)合金或者進(jìn)行表面硬化處理，以提高材料的抗沖蝕性能。相對(duì)于汽水分離和中間再熱來(lái)說(shuō)，這樣的方法是被動(dòng)的預(yù)防。還有一種主動(dòng)的方法是根據(jù)濕蒸汽在流動(dòng)過(guò)程中形成的水滴排出汽輪機(jī)，可以采用兩種方法。第一是根據(jù)水滴流動(dòng)規(guī)律，采用捕水器，在葉片的外沿將水滴收集后排出；另外一種方法是采用空心靜葉片，通過(guò)在靜葉片表面開出一定寬度的槽，將附著于靜葉片表面的水膜通過(guò)空心靜葉片內(nèi)部抽出，這樣就可以達(dá)到減少濕度的目的。目前使用比較廣泛的方法主要有三種：主動(dòng)的方法是中間汽水分離再熱和捕水器去濕；被動(dòng)的方法是增強(qiáng)葉片的抗沖蝕能力。這幾種方法都是非常有效的減少低壓部分葉片水蝕的途徑。同時(shí)，采用進(jìn)口節(jié)流也是非常有效的降低水蝕的途徑，在很多小型核動(dòng)力裝置中得到廣泛使用。而空心靜葉去濕，到目前為止主要是進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究，尚未得到實(shí)際使用。主要的困難在于空心靜葉片制造加工比較復(fù)雜，另外，在將水分抽出的同時(shí)，也有一部分蒸汽同時(shí)被抽出，要影響機(jī)組的效率。大功率飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)計(jì)的另外一個(gè)難點(diǎn)是低壓部分長(zhǎng)葉片技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。因?yàn)轱柡驼羝啓C(jī)的進(jìn)汽參數(shù)降低，同等功率條件下，機(jī)組的進(jìn)汽流量大大增加，低壓部分排汽容積流量比常規(guī)同等功率機(jī)組增加幾倍，使得低壓部分葉片長(zhǎng)度達(dá)到常規(guī)材料難以承受的程度。因此，開發(fā)研制低壓部分產(chǎn)業(yè)片是大功率核電汽輪機(jī)的關(guān)鍵之一。目前，西安交通大學(xué)在濕蒸汽汽輪機(jī)開發(fā)研制方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，取得了大量的科研成果。主要內(nèi)容包括：（1）在國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和重點(diǎn)項(xiàng)目的支持下，對(duì)濕蒸汽流動(dòng)規(guī)律、水滴生成和成長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行了研究，掌握了汽輪機(jī)流道內(nèi)部濕蒸汽的流動(dòng)特性，為主動(dòng)的空心靜葉去濕和捕水器去濕奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)，為確定抗水蝕表面處理的部位提供了理論基礎(chǔ)和試驗(yàn)結(jié)果；（2）在企業(yè)課題的支持下，開展了空心靜葉去濕特性的研究，建立了試驗(yàn)臺(tái)，為空心靜葉去濕的實(shí)際使用提供了試驗(yàn)和理論基礎(chǔ)；（3）建立了濕蒸汽水蝕試驗(yàn)臺(tái)，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪，通過(guò)高壓水的霧化模擬汽輪機(jī)內(nèi)部的水滴，研究了汽輪機(jī)葉片的水蝕規(guī)律和抗水蝕措施；（4）在863項(xiàng)目和企業(yè)委托項(xiàng)目的支持下，開展了1200mm葉片的開發(fā)及應(yīng)用研究，為大功率核電汽輪機(jī)的開發(fā)研制提供了產(chǎn)業(yè)片設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)；（5）參與了093項(xiàng)目小功率核電汽輪機(jī)的研制，并在實(shí)際裝置上得到應(yīng)用；為相關(guān)企業(yè)完成了小功率飽和蒸汽汽輪機(jī)的開發(fā)，最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到6年；（6）開發(fā)研制了濕蒸汽汽輪機(jī)設(shè)計(jì)軟件，在核電汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用，該項(xiàng)目獲四川省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。西安交通大學(xué)葉輪機(jī)械研究所是國(guó)內(nèi)最重要的濕蒸汽汽輪機(jī)研究基地，其學(xué)術(shù)水平和實(shí)力處于國(guó)內(nèi)一流，在國(guó)際上也有一定影響，取得的研究成果研究得到工業(yè)應(yīng)用，具有開展?jié)裾羝啓C(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)及其關(guān)鍵技術(shù)研究的能力。開發(fā)完成并已經(jīng)使用的小型飽和蒸汽汽輪機(jī)及其參數(shù)見(jiàn)小表。編號(hào)型式新汽壓力MPa背壓MPa功率Kw轉(zhuǎn)速rpmN10350N8125N6500N6522聯(lián)系人：余海葒 電話：13338696439蒸汽發(fā)生器水力特性及其傳熱強(qiáng)化成果簡(jiǎn)介：蒸汽發(fā)生器水力特性及其傳熱強(qiáng)化蒸汽發(fā)生器作為發(fā)電裝置中的重要部件之一，如何實(shí)現(xiàn)蒸汽發(fā)生器的高效可靠運(yùn)行成為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，尤其是強(qiáng)化換熱領(lǐng)域。由于蒸汽發(fā)生器由多層螺旋管圈組成，其內(nèi)部的幾何結(jié)構(gòu)和流動(dòng)形式復(fù)雜，因此，其內(nèi)部的傳熱和阻力特性的準(zhǔn)確分析成為其設(shè)計(jì)和校核的關(guān)鍵因素。目前，我們已經(jīng)在蒸汽發(fā)生器（核電系統(tǒng)）的水力特性和傳熱機(jī)理方面開展了初期的探討，并取得了一定的研究成果。西安交通大學(xué)近幾年在強(qiáng)化換熱領(lǐng)域已獲得國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（“傳熱與流動(dòng)過(guò)程數(shù)值預(yù)測(cè)原理及高效算法研究” 2005年獲國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)），陜西省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)（“高效低阻氣體強(qiáng)化傳熱技術(shù)及其應(yīng)用” 2005年獲陜西省科技進(jìn)步進(jìn)步一等獎(jiǎng)），并有多篇論著在國(guó)內(nèi)外重要期刊上發(fā)表，申請(qǐng)并授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利多項(xiàng)。目前在這一領(lǐng)域的的主要在研項(xiàng)目包括：973項(xiàng)目“高能耗行業(yè)典型換熱設(shè)備節(jié)能的先進(jìn)理論與方法”、 教育部重大項(xiàng)目“高效節(jié)能換熱設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)研究”及多項(xiàng)國(guó)際合作項(xiàng)目和科研院所和企業(yè)委托的項(xiàng)目。 大規(guī)模太陽(yáng)能發(fā)電中的蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)技術(shù)針對(duì)我國(guó)發(fā)展大規(guī)模太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的需要，開展適合于太陽(yáng)能塔式電站的蒸汽器發(fā)生（吸熱器）研究，主要研究?jī)?nèi)容為：考慮到影響蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)可靠性與否的關(guān)鍵在于內(nèi)部的換熱和阻力特性的精準(zhǔn)描述，擬考慮開展蒸汽發(fā)生器的水力、傳熱特性的系統(tǒng)研究工作。通過(guò)分析換熱管路內(nèi)外側(cè)的熱阻分配特性和流阻分布特性，采用相應(yīng)的強(qiáng)化換熱措施，進(jìn)一步提高換熱性能和降低阻力損失，最終為蒸汽發(fā)生器的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)并開發(fā)專有設(shè)計(jì)軟件?？紤]太陽(yáng)熱流密度在不同時(shí)期和在一天內(nèi)不同時(shí)刻的分布變化以及天氣狀況的影響，為保證蒸汽發(fā)生器出口條件滿足要求，需要進(jìn)行傳熱流體的換熱與傳遞過(guò)程的控制，并開展傳熱系統(tǒng)的起動(dòng)、運(yùn)行、待機(jī)和停機(jī)工況的操作工藝以及相應(yīng)的控制方案和相應(yīng)的硬件設(shè)備方面的研究?？紤]太陽(yáng)熱流密度在蒸汽發(fā)生器吸熱管壁上的非均勻分布所產(chǎn)生的溫度梯度以及太陽(yáng)熱流密度的瞬態(tài)變化所導(dǎo)致的吸熱管壁熱應(yīng)力變化，蒸汽發(fā)生器的安全可靠性評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)將是其在太陽(yáng)能熱利用上的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。擬考慮開展蒸汽發(fā)生器的安全可靠性指標(biāo)測(cè)量技術(shù)及評(píng)價(jià)方法，進(jìn)行運(yùn)行安全可靠性的預(yù)測(cè)，為蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)和安全可靠性運(yùn)行提供指導(dǎo)。聯(lián)系人：余海葒 電話：1333869643917 / 17