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热电联产既供热又发电,能够有效地提升能源利用率。传统的采暖方式通常从汽轮机中压缸抽取参数较高的蒸汽加热热网水,从而对热用户供热,但由于汽轮机中压缸抽汽参数较高,存在较大的冷源损失,近年来,为了充分利用汽轮机排汽余热,扩大机组的供热能力,高背压循环水供热技术得到行业的普遍认可。对于湿冷机组,汽轮机的乏汽温度较低,若直接用于加热热网水,无法满足冬季的供热需求,采用高背压供热的方式可以较好的提高汽轮机乏汽参数,从而可以将热网水加热至更高温度。为更好地适应冬季高背压运行工况,通常汽轮机转子采用双转子互换技术。非供热期采用级数较多的低压缸转子以满足较高的发电量,供热期采用级数较少的转子从而满足高背压供热。为减少双转子互换过程中较大的工作量,对低压缸转子进行改进,由非供热期到供热期不再更换转子,只需要供热期在原有转子的基础上去掉末两级,隔板也配合抽掉即可。供热期汽轮机排汽参数升高和汽轮机低压缸结构的变化,导致低压缸内部流场也发生较大的变化。由于拆除叶片后汽轮机低压缸产生较大的空间,在拆除叶片后的空间处容易形成涡流,从而产生较大的能量损失,影响汽轮机低压缸的效率。本论文主要研究了汽轮机低压缸流场在高背压供热前后的变化,并对供热期低压缸流场进行合理的优化设计。论文的主要研究对象是300MW亚临界机组的汽轮机低压缸流场,根据实际模型尺寸采用Solidworks软件建立汽轮机低压缸的实体模型,采用NUMECA对其进行数值模拟,根据高背压供热工况下汽轮机低压缸末级流场的模拟结果,采用增加导流环的方式对汽轮机低压缸流场进行优化。根据加装不同结构尺寸导流环的低压缸流场模拟结果,分析低压缸流场的涡流分布,总压损失系数和静压恢复系数,从而得最佳导流环结构。模拟结果表明:当导流环起始位置为第五级动叶片后,内环半径为1600mm,出口宽度为300mm时,导流环结构对低压缸末级流场的优化效果最佳。高背压供热工况下,汽轮机低压缸增加最佳导流环后,低压缸流场中涡流明显减少,总压损失系数降低了94.74%,静压恢复系数提高了 62.65%,低压缸效率提高7.84%,明显改善了汽轮机低压缸的气动性能。模拟加装最佳导流环后低压缸流场在三种不同供热工况下的分布,模拟结果验证了最优导流环的变工况适应性。本文研究内容为汽轮机高背压供热低压缸流场的优化提供了重要的理论依据。