Введение к работе
Актуальность работы. Важной задачей в создании высокоэкономичных турбоагрегатов является совершенствование цилиндров низкого давления, где, несмотря на достигнутый уровень развития расчетных и экспериментальных методов исследования все еще имеются значительные резервы повышения экономичности при одновременном повышении надежности лопаточного аппарата.
Основной особенностью последних ступеней является большая относительная высота, и резкое расширение проточной части в меридиональном сечении, обусловленное интенсивным ростом удельных объемов пара при низких значениях давления. В этом случае течение пара приобретает ярко выраженный пространственный характер и условия преобразования энергии сильно меняются от корневых сечений к периферийным.
Различными организациями выполнен большой объем исследований кольцевых сопловых решеток последних ступеней цилиндров низкого давления. Однако, за пределами внимания исследователей остается такой важный фактор формирования потока в последних ступенях, как наличие кольцевой струи из предыдущей ступени, обусловленной протечкой пара из периферийного зазора между рабочей лопаткой и элементом корпуса. Эта струя пара, обладая скоростью, значительно превышающей скорость основного потока, блокирует периферийную область последующей сопловой решетки от основного потока, сильно меняя характер течения в последней ступени конденсационной турбины, что, в конечном счете, снижает ее экономичность. Кроме того, струя несет крупнодисперсную влагу, вызывающую интенсивный эрозионный износ входных кромок соплового аппарата и последующего рабочего колеса.
В настоящей работе сделана попытка поиска таких решений, которые без крупных дорогостоящих конструктивных изменений позволили бы снизить отрицательное влияния указанных факторов.
С этой целью предлагается использовать перфорированные экраны, обеспечивающие гашение скорости периферийной струи и более равномерное заполнение потоком пара периферийных сечений соплового аппарата последней ступе-
ни- РОС. НАЦИОНАЛЬНА* |
БИБЛИОТЕКА J СПетервург / * 09 ЗОв|мт0[
Цель диссертационной работы
В настоящей работе ставится задача расчетно-экспериментального исследования влияния на экономичность и надежность соплового аппарата предвклю-ченного экрана. Для решения этой задачи необходимо:
выявить особенности течения пара в ступени с большим меридиональным раскрытием проточной части;
провести экспериментальные исследования на плоской модели широкоугольного диффузора, призванные показать степень изменения характера течения в выходном сечении такого диффузора при введении в его проточную часть различных экранов.
провести экспериментальные исследования на модели кольцевого соплового аппарата со вдувом периферийной струи перед ним.
провести натурные исследования отсека ЦНД с экраном, установленным перед последней ступенью турбины К-200-130 ЛМЗ.
выполнить численное моделирование течения и моделирование эрозионного износа в сопловом аппарате при установке экрана и без него.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
- проведены расчетно-экспериментальные исследования соплового аппарата с
различными конструкциями защитного экрана;
экспериментально показана принципиальная возможность использования защитных перфорированных экранов в паровых турбинах большой мощности;
расчетными методами получено подтверждение эффективности использования перфорированных экранов, установленных перед последней ступенью конденсационных турбин.
Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждается большим количеством экспериментальных данных, применением общепризнанной методики проведения эксперимента и определения потерь энергии в сопловом аппарате, повторяемостью опытных данных, проведенной оценкой погрешности измерений и, наконец, согласованностью экспериментальных данных с результатами расчета и натурными испытаниями.
Практическая ценность работы. При использовании достаточно простого решения, возможно, повысить экономичность и снизить эрозионный износ последних ступеней цилиндров низкого давления мощных паровых турбин.
Результаты, полученные в работе, могут быть использованы при модернизации существующих и проектировании новых цилиндров низкого давления.
Личный вклад автора. Участие автора выразилось в:
проведении обзора литературы и анализе опубликованных данных;
проведении экспериментальных исследований различных вариантов защитных экранов на плоском диффузоре и кольцевой модели;
проведении испытаний на натурной турбине К-200-130;
проведении численного моделирования течений в периферийных сечениях последних ступеней мощных паровых турбин;
проведении моделирования эрозионного износа;
анализе результатов исследования.
Автор защищает: результаты экспериментального и расчетного исследования перфорированных экранов.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы обсуждались и докладывались на:
- международной конференции SYMKOM'99 в г. Лодзь (Польша) в ноябре
1999г:
- 6-ой международной научно-технической конференции студентов и аспиран-
тов, М, МЭИ, 28 фев.-1 марта 2001 г;
- 4-ом международном конгрессе по турбомашинам во Флоренции, 20-25 марта
2001 г.
- 8-ой международной научно-технической конференции студентов и аспиран-
тов, М., МЭИ, 4-5 марта 2003 г;
- газодинамическом семинаре кафедры Паровых и газовых турбин МЭИ. М.,
МЭИ, 4 июня 2003 г;
- заседании кафедры Паровых и газовых турбин. М., МЭИ, 24 июня 2003 г.
Публикации
По результатам работы выпущено 2 научно-технических отчета и опубликованы
3 научных статьи.
Структура и объем диссертации
