Методика расчета и обоснование выбора параметров уплотнений рабочих колес радиально-осевых насос-турбин на основе снижения потерь

• Автор: Яровой, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 186 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

’) Сокращения

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1. Уплотнения рабочих колес, применяемые для радиально-осевых гидромашин

1.2. Влияние параметров уплотнений рабочих колес на эффективность

и силовые характеристики радиально-осевых гидромашин

1.2.1. Влияние параметров уплотнений рабочих колес на потери

энергии

1.2.1.1. Влияние параметров уплотнений рабочих колес на

объемные потери

1.2.1.2. Влияние параметров уплотнений рабочих колес на
дисковые потери
1.2.2. Влияние параметров уплотнений рабочих колес на нагрузки, действующие на ротор гидромашины
1.2.2.1. Влияние параметров уплотнений рабочих колес на осевые

1.2.2.2. Влияние параметров уплотнений рабочих колес на радиальные силы
1.3. Краткая характеристика методов оптимизации для функций нескольких переменных
1.4. Постановка задачи и выбор объектов исследования 60 ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ПОТЕРЬ И НАГРУЗОК НА
) РАБОЧИХ КОЛЁСАХ РАДИАЛЬНО-ОСЕВЫХ НАСОС-ТУРБИН,
СВЯЗАННЫХ С ПАРАМЕТРАМИ ИХ УПЛОТНЕНИЙ

2.1. Методика расчета объемных, дисковых потерь и осевых сил
2.2. Методика расчета гидродинамических радиальных сил
* 2.3. Методика расчета сил в уплотнениях рабочих колес
ч) ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ
3.1. Краткая характеристика объектов исследования
3.2. Варьируемые параметры радиально-осевых насос-турбин и радиальных уплотнений их рабочих колес
3.3. Результаты расчетов потерь в рабочих колесах
3.3.1. Турбинный режим
3.2.2. Насосный режим
3.4. Результаты расчетов сил на рабочих колесах
3.4.1. Осевые силы
3.4.1.1. Турбинный режим
3.4.1.2. Насосный режим
'% 3.4.2. Силы в уплотнениях рабочих колес
3.4.2.1. Турбинный режим

3.4.2.2. Насосный режим
3.4.3. Гидродинамические радиальные силы
3.4.3.1. Турбинный режим
3.4.3.2. Насосный режим
3.5. Общий анализ полученных результатов и выводы по главе 3 124 ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ УПЛОТНЕНИЙ РАБОЧИХ КОЛЕС РАДИАЛЬНО-ОСЕВЫХ НАСОС-ТУРБИН НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ
4.1. Обоснование выбора параметров оптимизации
4.2. Алгоритм оптимизации
4.3. Краткая характеристика программы расчета на ПЭВМ
ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ПАРАМЕТРОВ УПЛОТНЕНИЙ РАДИАЛЬНО-ОСЕВЫХ НАСОС-ТУРБИН
5.1. Основные параметры ГАЭС с радиально-осевыми НТ, для которых
использована методика выбора параметров уплотнений рабочих колес
5.2. Расчеты по методике выбора параметров уплотнений и их анализ
5.2.1. Турбинный режим
5.2.2. Насосный режим
5.3. Выводы по главе 5 и рекомендации по выбору параметров уплотнений рабочих колес ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ЛИТЕРАТУРА

возникновения РС различных классов:
• причиной возникновения РС низкой (жгутовой) частоты считается асимметрия поля окружных скоростей на всасывающей стороне РК, которая обуславливается вихревым жгутом в отсасывающей трубе. Вихревой жгут вращается с постоянной угловой скоростью, характерной для данного установившегося режима;
• гидравлический небаланс РК приводит к возникновению РС, действующей на вал гидроагрегата с оборотной частотой;
• причиной возникновения РС лопастной частоты является прохождение лопасти РК мимо вихревого жгута, срывающегося с лопасти НА или зуба спиральной камеры и в наиболее общем случае - наличие любой постоянной во времени осевой асимметрии поля окружных скоростей на напорной стороне РК.
Н. И. Зубаревым [17, 18] была предложена классификация РС в гидротурбинах и разработано устройство для замера РС интегральным способом, методика проведения эксперимента и обработки опытных данных. Причиной появления радиальных сил называлась неравномерность полей радиальных скоростей и давлений на напорной стороне РК. На основании анализа были предложены формулы:
• для определения статической составляющей от неравномерности распределения скоростей на входе в рабочее колесо:
1-0.5Л

(1.15)
где: Р л - приведенное значения статической радиальной силы; X- опытный коэффициент, характеризующий неравномерность радиальных скоростей по углу охвата спиральной камеры; Ьо- высота НА;
• для расчета составляющей статической радиальной силы от неравномерности поля давлений: