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[摘 要]随着科学技术的不断发展，越来越多的现代科技被运用到人们的生活中去，本文将就现代化技术对于改善汽轮机的通流部分性能做简要分析，主要从平面叶栅的最优化和刷子汽封等方面进行论述，还会涉及到弯扭静叶和弯扭动叶、排汽缸的正交试验与计算流体力学的结合、收敛-扩张叶型等性能。
[关键词]汽轮机；通流部分性能；现代化技术
中图分类号：TK262 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）38-0069-01
引言
近些年来，国内外的研究学者不断为提高汽轮机的工作效率做大量研究和实验，通过采取一系列的措施来最大限度的降低汽轮机通流部分的能量损失，本文将以满足工程的基本需求作为条件，最大程度上对通流部分的主要部件的设计提出一系列的设计原则和方法来提高汽轮机的工作效率，进而给公司企业带来直接的经济利益。
1 平面叶栅的最优化
从气体动力学角度分析，汽轮机的内部是一个三维的并且是可压缩的气体流动器，而要得到气动热力性能较为良好的汽轮机，工作人员需要考虑的就是如何将机器内复杂的气体流动最优化，而要想把汽轮机设计的好就要让汽轮机内的各部件比如说动静叶组成的叶片级或是排气缸还有末级动叶等等，都应该把它们尽量设计的好些，然后再把它们组合起来。而对于流通部分部件的性能的改进是一个循序渐进的过程，它需要在实际的工作中去更好的完善。就对理论方法而言，最优化显然要比完善化要好，如果说最优化在工程中还是可操作的，但是这仅仅是在理论层次进行探讨，即使是被实验所验证了的最优的方法在实际的操作过程中也要不断地去进行优化[1]。叶栅理论在最近的几十年里有了很大的进步，许多著名的汽轮机公司会吧改善叶型的性能来作为提高汽轮机工作效率的重要措施，在零攻角的理想条件下，叶栅的型线损失主要由两个部分组成，一个是型面损失，一个是尾迹损失。造成损失的原因有很多种，有型面速度的分布不均匀，还有出气角和出气边厚度的不同，但由于型面的速度分布和叶型在一定的条件下是一一对应的，这里指的型面速度就是型线，所以要将平面叶栅的最优化思想按最优化的速度来设计叶栅就要满足气流的进出气角的速率以及叶栅的稠度等诸多条件因素。在对叶型的内部的背弧做最优化设计的时候，它的约束条件除了要考虑工况的环量以外还应该考虑工程对于叶型面积的强度的要求以及转动惯量代表的刚性和叶宽代表的刚度。但由于按照通流量来计算得到的汽轮机的各级静动参数是不一样的，所以在对型线叶栅的设计上也要尽可能地采用不同的级别，只有这样在最优化时候会让进出气角的数值在可控的范围之内，满足工程对于环量的要求，进而将磨损系数降至到最低值。
2 弯扭静叶和弯扭动叶
一般来说，叶片的相对叶高越大，圆柱流的存在范围也就越大，而在圆柱流的范围内的型线叶栅对其的最优化设计是完全必要的，在汽轮机通气的过程中叶栅两端一般存在着强烈的二次流，虽然就目前的技术来说，还不能结局端部去的叶栅型线的设计，但还是可以通过上节面的叶栅最优化设计来设计符合顶区范围的最佳叶栅，它在相关数据上要符合环量的要求，并且采用减小二次流的方法，比如弯扭静叶或是弯扭动叶等，另外也可以采用最优的速度分布来做修正，在保证平面叶栅的型面损失比最优速度的分布损失略高的情况下来保证横向压力的梯度能够足够的小，在这里值的是叶栅流道的进口端的横向的压力梯度，使得二次流在叶端的部分的流道内不能很好的发展，而如果要將各截面的型线都进行最优化，就是把它们都相互叠加起来组成叶片。但是二次流的损失在叶片损失中的比例和型线损失的比例大概一致，这是因为在叶栅的两端除了横向的二次流以外还包括叶面附面层的径向流动，而这两个气流都会使二次流在叶栅的端部产生堆积，跟严重的可能会导致脱流的现象出现，而减少二次流的损失可能都是根据这个原因造成的，在削弱叶栅内部的横向二次流强度的设计上，我们可以通过加强对叶型的设计，将其设计成后加载型，它是通过将叶栅道内的横向压力梯度放在流道的下游，这样一来二次流的发展就会较迟，等到了下游道流道中，横向压力的梯度就会大增，二次流就会趁机迅速发展，这个时候采取补救措施就已经晚了，等到二次流随主流流出槽道的时候，就不再构成叶边背处的脱流。和静叶相似，动叶的两端也有二次流，并且其机理也和静叶相似，当叶片的强度受到很大的阻碍的时候，动叶不能被弯曲它的外形也不能被弯曲或者说是只能少量的弯曲。
3 排汽缸的正交实验
要降低汽轮机的能量的损失，就要将末级的余速的能量转化为压力能，并且通过增加汽轮机的焓降来提高汽轮机的工作效率。在过去的几年里，几乎所有的汽轮机公司都将改善排汽缸道德性能作为提高汽轮机工作效率的一个重要措施[2]。但是由于影响排汽缸的性能的几何参数至少在十五个以上，导致很多公司都没有办法来求得这些参数的最佳的搭配，然后通过做大量的汽轮机排汽缸的气动性的最优化的正交实验法来解决许多排汽缸对于正交法中的指标的影响，根据正交法中的因子和指标的合算来获得最佳的搭配方法。而在排汽缸的正交实验中其根本依据的数学方法是求得一个既不提出最优化的目标函数，又不提出约束条件的气动力学的优化问题，而正交实验中所涉及到的各因子的水平也只是根据已有的实验数据来选择的，一般来说都是亚音速，但在排汽缸的扩压器中，其顺流的截面面积是增加的，所以按照一元流的观点来说应该是扩压的，但在实际的汽轮机工作过程中，情况并非想象的那样，有不少的气缸扩压器的进口部分都是由扩压器的外环局部区域的加速而导致的，并且在扩压器中必然会产生激波，进而会导致扩压器中的气流流速发生变化，一旦在扩压器中使用导流环，这时候由于扩压器的流道的横截面非常的窄，在产生激波的时候，激波就很可能导致流道中的截面全部被封住，然后导致堵塞的现象，一旦发生着这种现象，那么情况就危险了，蒸汽一旦被堵住，汽轮机就不能正常的工作，所以在正交实验中应该将三维和跨音等情况都综合的考虑进去。
4 刷子汽封
刷子汽封这个技术是由中的科研团队研究出来的，在国际上引起了不小的反响，它能让汽轮机的泄漏损失得到有效的降低，这也是各国的汽轮机公司和电厂研究的重要课题。在汽轮机工作的时候其泄漏的量与汽封间隙和汽封直径还有温度等都有紧密关系。如果是梳齿式的汽封来说，汽封齿一般是刚体，所以其汽封的间隙不能取的太小，对于安全性的要求也不能太高，即使在实际的操作过程中将汽封齿做小了，在后面的运转过程中也会被转子越磨越大的。要将刷子汽封投入实际的生产中去，要充分考虑到以下几点，首先就是经济性要高，这是设计使用的动力，还要保证刷子汽封的安全性，另外还应该易于安装并且方便维修，在制作工艺上尽量的简单可靠。刷子汽封之间的间隙一旦减小了，漏气的可能概率就会直接的降低，而刷子汽封能否使用直接就影响到其安全性。
5 结语
以上四种方法是近年来在行业内比较常见的提高汽轮机的效率的设计方法，其最终目的都是在于提高汽轮机的通流部分的性能进而提高机器的工作效率。
参考文献
[1] 胡友超. 汽轮机轴封漏气解决方案[J].化工管理.？2015（09）：243.
[2] 张宏涛，王祥锋，颜培刚，韩万金.薄叶式气封在透平级中应用的数值研究[J].机械工程学，4（12）：13.
[关键词]汽轮机；通流部分性能；现代化技术
中图分类号：TK262 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）38-0069-01
引言
近些年来，国内外的研究学者不断为提高汽轮机的工作效率做大量研究和实验，通过采取一系列的措施来最大限度的降低汽轮机通流部分的能量损失，本文将以满足工程的基本需求作为条件，最大程度上对通流部分的主要部件的设计提出一系列的设计原则和方法来提高汽轮机的工作效率，进而给公司企业带来直接的经济利益。
1 平面叶栅的最优化
从气体动力学角度分析，汽轮机的内部是一个三维的并且是可压缩的气体流动器，而要得到气动热力性能较为良好的汽轮机，工作人员需要考虑的就是如何将机器内复杂的气体流动最优化，而要想把汽轮机设计的好就要让汽轮机内的各部件比如说动静叶组成的叶片级或是排气缸还有末级动叶等等，都应该把它们尽量设计的好些，然后再把它们组合起来。而对于流通部分部件的性能的改进是一个循序渐进的过程，它需要在实际的工作中去更好的完善。就对理论方法而言，最优化显然要比完善化要好，如果说最优化在工程中还是可操作的，但是这仅仅是在理论层次进行探讨，即使是被实验所验证了的最优的方法在实际的操作过程中也要不断地去进行优化[1]。叶栅理论在最近的几十年里有了很大的进步，许多著名的汽轮机公司会吧改善叶型的性能来作为提高汽轮机工作效率的重要措施，在零攻角的理想条件下，叶栅的型线损失主要由两个部分组成，一个是型面损失，一个是尾迹损失。造成损失的原因有很多种，有型面速度的分布不均匀，还有出气角和出气边厚度的不同，但由于型面的速度分布和叶型在一定的条件下是一一对应的，这里指的型面速度就是型线，所以要将平面叶栅的最优化思想按最优化的速度来设计叶栅就要满足气流的进出气角的速率以及叶栅的稠度等诸多条件因素。在对叶型的内部的背弧做最优化设计的时候，它的约束条件除了要考虑工况的环量以外还应该考虑工程对于叶型面积的强度的要求以及转动惯量代表的刚性和叶宽代表的刚度。但由于按照通流量来计算得到的汽轮机的各级静动参数是不一样的，所以在对型线叶栅的设计上也要尽可能地采用不同的级别，只有这样在最优化时候会让进出气角的数值在可控的范围之内，满足工程对于环量的要求，进而将磨损系数降至到最低值。
2 弯扭静叶和弯扭动叶
一般来说，叶片的相对叶高越大，圆柱流的存在范围也就越大，而在圆柱流的范围内的型线叶栅对其的最优化设计是完全必要的，在汽轮机通气的过程中叶栅两端一般存在着强烈的二次流，虽然就目前的技术来说，还不能结局端部去的叶栅型线的设计，但还是可以通过上节面的叶栅最优化设计来设计符合顶区范围的最佳叶栅，它在相关数据上要符合环量的要求，并且采用减小二次流的方法，比如弯扭静叶或是弯扭动叶等，另外也可以采用最优的速度分布来做修正，在保证平面叶栅的型面损失比最优速度的分布损失略高的情况下来保证横向压力的梯度能够足够的小，在这里值的是叶栅流道的进口端的横向的压力梯度，使得二次流在叶端的部分的流道内不能很好的发展，而如果要將各截面的型线都进行最优化，就是把它们都相互叠加起来组成叶片。但是二次流的损失在叶片损失中的比例和型线损失的比例大概一致，这是因为在叶栅的两端除了横向的二次流以外还包括叶面附面层的径向流动，而这两个气流都会使二次流在叶栅的端部产生堆积，跟严重的可能会导致脱流的现象出现，而减少二次流的损失可能都是根据这个原因造成的，在削弱叶栅内部的横向二次流强度的设计上，我们可以通过加强对叶型的设计，将其设计成后加载型，它是通过将叶栅道内的横向压力梯度放在流道的下游，这样一来二次流的发展就会较迟，等到了下游道流道中，横向压力的梯度就会大增，二次流就会趁机迅速发展，这个时候采取补救措施就已经晚了，等到二次流随主流流出槽道的时候，就不再构成叶边背处的脱流。和静叶相似，动叶的两端也有二次流，并且其机理也和静叶相似，当叶片的强度受到很大的阻碍的时候，动叶不能被弯曲它的外形也不能被弯曲或者说是只能少量的弯曲。
3 排汽缸的正交实验
要降低汽轮机的能量的损失，就要将末级的余速的能量转化为压力能，并且通过增加汽轮机的焓降来提高汽轮机的工作效率。在过去的几年里，几乎所有的汽轮机公司都将改善排汽缸道德性能作为提高汽轮机工作效率的一个重要措施[2]。但是由于影响排汽缸的性能的几何参数至少在十五个以上，导致很多公司都没有办法来求得这些参数的最佳的搭配，然后通过做大量的汽轮机排汽缸的气动性的最优化的正交实验法来解决许多排汽缸对于正交法中的指标的影响，根据正交法中的因子和指标的合算来获得最佳的搭配方法。而在排汽缸的正交实验中其根本依据的数学方法是求得一个既不提出最优化的目标函数，又不提出约束条件的气动力学的优化问题，而正交实验中所涉及到的各因子的水平也只是根据已有的实验数据来选择的，一般来说都是亚音速，但在排汽缸的扩压器中，其顺流的截面面积是增加的，所以按照一元流的观点来说应该是扩压的，但在实际的汽轮机工作过程中，情况并非想象的那样，有不少的气缸扩压器的进口部分都是由扩压器的外环局部区域的加速而导致的，并且在扩压器中必然会产生激波，进而会导致扩压器中的气流流速发生变化，一旦在扩压器中使用导流环，这时候由于扩压器的流道的横截面非常的窄，在产生激波的时候，激波就很可能导致流道中的截面全部被封住，然后导致堵塞的现象，一旦发生着这种现象，那么情况就危险了，蒸汽一旦被堵住，汽轮机就不能正常的工作，所以在正交实验中应该将三维和跨音等情况都综合的考虑进去。
4 刷子汽封
刷子汽封这个技术是由中的科研团队研究出来的，在国际上引起了不小的反响，它能让汽轮机的泄漏损失得到有效的降低，这也是各国的汽轮机公司和电厂研究的重要课题。在汽轮机工作的时候其泄漏的量与汽封间隙和汽封直径还有温度等都有紧密关系。如果是梳齿式的汽封来说，汽封齿一般是刚体，所以其汽封的间隙不能取的太小，对于安全性的要求也不能太高，即使在实际的操作过程中将汽封齿做小了，在后面的运转过程中也会被转子越磨越大的。要将刷子汽封投入实际的生产中去，要充分考虑到以下几点，首先就是经济性要高，这是设计使用的动力，还要保证刷子汽封的安全性，另外还应该易于安装并且方便维修，在制作工艺上尽量的简单可靠。刷子汽封之间的间隙一旦减小了，漏气的可能概率就会直接的降低，而刷子汽封能否使用直接就影响到其安全性。
5 结语
以上四种方法是近年来在行业内比较常见的提高汽轮机的效率的设计方法，其最终目的都是在于提高汽轮机的通流部分的性能进而提高机器的工作效率。
参考文献
[1] 胡友超. 汽轮机轴封漏气解决方案[J].化工管理.？2015（09）：243.
[2] 张宏涛，王祥锋，颜培刚，韩万金.薄叶式气封在透平级中应用的数值研究[J].机械工程学，4（12）：13.