Пути совершенствования выхлопных патрубков энергетических паровых турбин

• Автор: Чусов, Сергей Ильич
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. Обзор литературных данных и постановка задач исследования
2. Методика испытаний. Экспериментальный стенд.
Оценка погрешности. Описание моделей
2.1. Методика экспериментального определения аэродинамических характеристик выхлопных патрубков
2.2. Описание экспериментального стенда
2.3. Оценка погрешности измерений
2.4. Описание объектов исследований
3. Исследования диффузорных выхлопных патрубков
3.1. Исследований диффузорных выхлопных патрубков при различных перекрышах внешнего обвода диффузора
3.2. Выхлопной патрубок с внешним обводом, установленным с отрицательной перекрышей
3.3. Выхлопной патрубок с двумя обводами, установленными с отрицательной перекрышей
3.4. Противовихревые решетки на разъеме патрубка
3.5. Влияние реберной силовой системы на коэффициент полных потерь патрубка
3.6. Выхлопные патрубки с диффузором, противовихревой решеткой и элементами силовой системы
3.7. Исследование моделей выхлопного патрубка при неравномерном входном поле скоростей
3.8. Влияние новой схемы организации течения на структуру потока на выходе из патрубка
3.9. Влияние новой схемы организации течения в патрубке на вибрационные характеристики моделей
3.10. Результаты испытаний натурного патрубка 13К215 с длиной
последней лопатки 1050 мм
4. Исследования бездиффузорного патрубка
4.1. Влияние противовихревых решеток на структуру потока в выходном сечении патрубка
4.2. Влияние противовихревых решеток на вибрацию корпуса моделей
4.3. Влияние противовихревых решеток на коэффициент полных
потерь патрубка
Заключение
Список литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время целесообразность работ по совершенствованию выхлопных патрубков мощных паровых турбин не вызывает сомнения. Многолетний опыт эксплуатации свидетельствует, что эффективная и надежная работа турбины в значительной мере зависит от работы ее выхлопного патрубка. Такое положение вызвано рядом причин, среди которых можно указать следующие:
- при большом гидравлическом сопротивлении патрубка давление за последней ступенью оказывается выше давления в конденсаторе, и к потерям с выходной скоростью добавляются потери в самом патрубке. В результате суммарные потери в системе выхлопа находятся на уровне 30э-50 кДж/кг;
- неудачная организация течения в патрубке вызывает большую неравномерность поля скоростей на входе в конденсатор, что снижает эффективность и надежность последнего;
- та же причина приводит к появлению повышенной вибрации встроенного подшипника ЦНД;
- обратное влияние выхлопного патрубка на последнюю ступень турбины способно значительно снизить ее надежность.
Проблеме создания рационального выхлопа из мощных паровых турбин уделяется достаточно внимания, но реальные результаты пока невелики. Такая ситуация обусловлена целым рядом причин, среди которых можно указать следующие:
- традиционная схема отвода пара от последней ступени в конденсатор под углом 90° вызывает появление мощных вихревых шнуров, значительно снижающих эффективное проходное сечение патрубка и индуцирующих вторичные течения;

однако поле скоростей на выходе имеет сходный вид. В этой же работе показана картина вихревого движения в патрубке, подтвердившая результаты [64]. Исследования модели переходного патрубка, приведенные в [66], показали, что за счет аэродинамической отработки этого элемента выхлопного тракта можно получить дополнительное восстановление давления.
В работе [67] отмечается смещение центра закрученной струи ближе к выходному сечению диффузора, происходящее при высоких входных числах Маха, а также появление возвратных течений в области волнового срыва. При этом выявлено повышение интенсивности вихревых образований в углах сборной камеры, что является причиной дополнительных потерь. Установка угловых косынок позволяет добиться некоторого снижения потерь, а также расширить диапазон бескризисного течения в патрубке. Опыты [67] показывают, что в околозвуковом диапазоне входных скоростей на обечайке диффузора формируется сложный спектр волновых эффектов с образованием скачка уплотнения. Большая радиальность канала и резкий рост давления в скачке приводят к волновому срыву потока, при котором зона отрыва может занимать до 50% высоты выходного сечения диффузора.
Исследования [68] показали, что в условиях интенсивной закрутки обнаруживается прецессирование вихревого ядра вокруг его оси, что служит источником высокого уровня пульсаций в потоке. При дальнейшем росте интенсивности закрутки происходит распад вихревого ядра, сопровождающийся общей стабилизацией течения, но уже с условным центром потока, смещенным в область выходного сечения диффузорного канала. Такое смещение связывается с образованием отрывной зоны на обечайке. В связи с этим отмечается целесообразность мер по стабилизации волновых эффектов на внешнем обводе диффузора. Напротив, попытки воздействия на