Повышение экономичности цилиндра высокого давления паротурбинной установки малой мощности на основе экспериментальных исследований

• Автор: Бирюков, Алексей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 114 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Перечень условных обозначений параметров и характеристик потока
ВВЕДЕНИЕ
1. КРАТКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПО ПРЕДМЕТУ
ПРОВОДИМЫХ ИССЛЕДОВАНИИ
1.1. Регулирующая ступень
1.2. Камера за регулирующей ступенью
1.3. Влияние входной неравномерности на экономичность
турбинной ступени
1.4. Методы исследования отсеков с регулирующей ступенью
Задачи исследований
2. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КАМЕРЫ ЗА РЕГУЛИРУЮЩЕЙ СТУПЕНЬЮ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
МОДЕЛЬНОГО ОТСЕКА
2.1. Конструктивные особенности паротурбинных установок с
сопловым парораспределением
2.2 Обзор существующих камер за регулирующей ступенью
2.3. Создание модельного стенда
2.4. Основные вопросы моделирования
2.5. Критерии подобия
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Экспериментальная установка, модели ступеней и отсека
3.2. Методика обработки результатов полученных 5-точечным
трубчатым Г-образным насадком
3.3. Методика испытаний модели отсека за регулирующей
ступенью
3.4. Приведение полей распределения параметров потока к
соответствующему режиму

3.5. Осреднение параметров потока в контрольных сечениях

3.6. Расчет средних давлений в контрольных сечениях для определения суммарных характеристик
3.7. Суммарные характеристики элементов отсека
3.8. Определение неравномерности потока по полному давлению
3.9. Расчет погрешностей измерения
3.10. Определение доверительного интервала экспериментальной кривой
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Суммарные характеристики регулирующей ступени при работе в изолированных условиях
4.2. Исследование работы регулирующей ступени в составе отсека
4.2.1. Исследование полноподводной РС в отсеке
4.2.2. Исследование работы РС в отсеке при парциальном подводе пара
4.3. Схема исследования течения в камере
4.4. Исследование влияния режима работы регулирующей ступени на характер распространения потока в камере
4.5. Исследование влияния межступенчатого зазора на характер течения
4.6. Исследование влияния геометрических параметров, на коэффициент неравномерности
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Перечень условных обозначений параметров и характеристик потока
КПД - коэффициент полезного действия;
НА, НЛ - направляющие аппарат и лопатка;
СА - сопловой аппарат;
ПТУ - паротурбинная установка,
РК, РЛ - рабочие колесо и лопатка;
ЦВД,- цилиндр высокого давления;
КТЗ - Калужский турбинный завод;
ЛМЗ - Ленинградский металлический завод;
ЛПИ - Ленинградский политехнический институт,
СПбГПУ - Санкт-Петербургский политехнический университет;
МЭИ - Московский энергетический институт;
ТМЗ - Турбомоторный завод;
ХТЗ - Харьковский турбинный завод;
ЦКТИ - НПО Центральный котло-турбинный институт
Конструктивные параметры проточной части
г,и,г- оси координат, соответствующие направление радиуса, окружной скорости и оси турбины;
с1х,с12- средние диаметры НА и РК;
/,, /2 - длины (высоты) НЛ и РЛ;
ЪХ,Ъ2 - хорда профиля НЛ, РЛ;
В{, В2 - ширины НЛ и РЛ вдоль оси ;
?, Д2 - шаги решеток НА и РК;
а,/3- углы профиля НЛ и РЛ, определяемые между осью и касательной к средней линии профиля;
8- зазоры осевые и радиальные;
При проведении исследований на моделях мы должны соблюдать основные геометрические и термодинамические критерии подобия. А также постараться максимально приблизить экспериментальный стенд к реальной турбине.
Одним из основных принципиальных различий экспериментальных стендов, которое в наибольшей степени влияет на результаты исследований, заключено в том, используется ли в экспериментальной установки вращение РК или нет. Те модели, в которых будет использована ступень, состоящая из НА и РК, более приближены к натурным турбинам, но при этом более трудоемки в производстве, более сложны в эксплуатации, и не позволяют снимать большее количество параметров. Такие установки называют динамическими. Установки, в которых выполнена имитация РК турбины в виде щелей или поворотного направляющего аппарата, позволяющего моделировать различные режимы работы отсека, называют статическими. Они более просты в производстве и эксплуатации, при этом ряд параметров, которые мы могли снять в динамической установке, таких, как например, мощность ступени, в такой установке уже нет возможность измерить. Также в таких установках есть достаточно большие допущения. И не всегда можно утверждать, что результаты, полученные на таких установках, будут соответствовать процессам происходящим в реальных турбинах.
В исследованиях, проводимых на ХТЗ, был использован натурный стенд являющейся реальной регулирующей ступенью паровой турбины, за ней распоагалась камера и была установлена диафрагма первой ступени давления причем из-за трудоемкости снятия показаний перед ступенью давления. Происходило их снятие уже за направляющими лопатками, или же лопатки вообще снимались.
В то же время исследования, выполненные в стенах БИТМа, использовали имитацию работы регулирующей ступени, при этом ступень давления состояла из НА и РК. Что позволило снять характеристики ступени давления
при работе регулирующей ступени на оптимальном режиме с противовенти-