РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫХЛОПНЫХ ПАТРУБКОВ ЦИЛИНДРОВ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ТУРБИН
|
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ПУБЛИКАЦИИ
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ПУБЛИКАЦИИ
Актуальность темы и степень ее разработанности. Экономичность проточной части цилиндра низкого давления (ЦНД) паровых турбин за последние годы существенно повысилась. При этом значительным резервом увеличения КПД турбоустановок остается совершенствование работы выхлопных патрубков (ВП) ЦНД, в которых в настоящее время зафиксирован достаточно высокий уровень потерь энергии.
Потери энергии в ВП паровых турбин, обусловленные сложным характером течения рабочей среды, приводят к повышению давления за последней ступенью турбины, уменьшению располагаемого теплоперепада на турбину и соответствующему снижению экономичности турбоустановки в целом. Кроме того, ВП значительно влияют на условия работы последней ступени турбины, что существенно сказывается на экономичности и надежности ее работы. Так, например, окружная и радиальная неравномерности полей давления и скорости за последней ступенью, индуцируемые течением в патрубке, усложняют вибрационное состояние рабочих лопаток, а неравномерность поля скорости в выходном сечении патрубка делает условия работы конденсатора отличными от условий, принимаемых в расчетах.
Несмотря на большое количество работ, посвященных исследованиям ВП, проблема снижения потерь энергии в системе подвода пара к конденсатору остается актуальной, так как для большинства паровых турбин коэффициент полных потерь ВП, характеризующий степень аэродинамического совершенства патрубка, находится на уровне 1,1...1,4.
Современное состояние паротурбинного оборудования, работающего на электростанциях России, характеризуется значительным физическим и моральным износом. Относительно современное оборудование с возрастом менее 20 лет составляет всего 13% всей установленной паротурбинной мощности ЕЭС России. Основной парк составляют турбины, изготовленные в 70—80 гг. прошлого века, часть из которых можно сохранить в эксплуатации, только подвергнув модернизации. Улучшить экономические показатели модернизируемого и вновь изготавливаемого паротурбинного оборудования можно, в частности, за счет снижения потерь кинетической энергии потока, выходящего из последней ступени. Для этого необходимо повысить эффективность работы существующих ВП паровых турбин, обосновывая проектные решения результатами достоверных расчетов пространственного течения пара в патрубке.
Работа выполнена в соответствии с утвержденными на Федеральном уровне Приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники РФ (пункт 08 — Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика) и Перечнем критических технологий РФ (пункт 27 — Технологии энергоэффективного производства и преобразования энергии на органическом топливе).
Цель работы. На основе численного моделирования исследовать и разработать пути повышения эффективности выхлопных патрубков ЦНД теплофикационных турбин.
Для реализации цели исследования поставлены и решены следующие задачи:
- выполнен критический обзор литературы по теме исследования, посвященный вопросам проектирования и модернизации ВП ЦНД паровых турбин, изучены взгляды ведущих ученых в области разработки и исследования ВП, ведущих отраслевых институтов, а также заводов-изготовителей паровых турбин; представлены в хронологическом порядке экспериментальные исследования ВП турбин УТЗ;
- проведен анализ и определены наиболее значимые направления и методы повышения эффективности работы выхлопных патрубков ЦНД паровых турбин, а также методов численного моделирования течения пара в проточной части ВП;
- на основе методов численного моделирования, по известным в настоящее время методикам, исследовано течение влажного пара в ВП паровых турбин УТЗ; получена количественная и качественная оценка работы выхлопных патрубков тур-бин серии Т-100 и Т-250; полученные результаты верифицированы с данными экспериментальных исследований;
- в широком диапазоне режимов работы турбин определены пути повышения эффективности ВП турбин серии Т-100 и Т-250; разработаны проекты модернизации рассматриваемых патрубков;
- разработана и верифицирована методика численного расчета на прочность и жесткость ВП ЦНД теплофикационных турбин УТЗ, с целью проектирования ВП ЦНД паровых турбин с меньшими трудозатратами и металлоемкостью; проведен количественный анализ напряженно-деформированного состояния ВП турбин серии Т-100;
- разработана и исследована равнопрочная, удовлетворяющая условиям надежности конструкция нового ВП для турбины Т-125/150-12,8; определено влияние предложенных технических решений на надежность и эффективность работы ВП и влияние типа нагрузок паротурбинной установки на величину и распределение эквивалентных напряжений; оценена степень аэродинамического совершенства нового ВП для турбиныТ-125/150-12,8;
- выполнен анализ режимов работы теплофикационных турбин УТЗ; проведен технико-экономический расчет повышения эффективности выхлопных патрубков УТЗ; рассчитан прирост мощности, суммарная экономия условного топлива и средств ТЭС при реализации представленных в настоящей работе проектов модернизаций выхлопных патрубков УТЗ.
Научная новизна заключается в следующем:
- С помощью численного моделирования проведено исследование течения влажного пара в выхлопных патрубках турбин серии Т-100 и Т-250 паровых турбин УТЗ. На основе расчетных исследований физико-математических моделей получена количественная и качественная оценка работы ВП паровых турбин УТЗ. Разработаны и исследованы пути повышения их эффективности. Погрешность при расчете патрубков Т-100 и Т-250 составила 3...8% и 2 % соответственно. Коэффициент полных потерь ВП турбин серии Т-100 составил си 1,19. Коэффициент полных потерь ВП турбин серии Т-250 составил ^=1,52.
- Исследован и разработан вариант модернизации ВП турбин серии Т-100 с удалением двух направляющих ребер в верхней половине патрубка; демонтаж ребер позволяет снизить коэффициент полных потерь си на 11%. Прирост мощности при этом составил 250 кВт. Экономия топлива в результате модернизации ВП составляет 180 т у.т./г.
- Разработан и исследован вариант модернизации ВП турбин серии Т-250, связанный с увеличением внутреннего объема сборной камеры, заменой реберной силовой системы на стержневую систему, перепрофилированием канала диффузора, изменением меридионального обвода камеры влагоудаления. Модернизация ВП позволила снизить коэффициент полных потерь си для номинального режима работы паротурбинной установки на 29%, коэффициент неравномерности выхлопа ш — на 26%. Прирост мощности при этом составил 2,1 МВт. Экономия топлива в результате модернизации ВП составляет 1576 т у.т./год.
- Разработана и верифицирована с экспериментальными данными методика численного расчета ВП ЦНД на прочность и жесткость с помощью метода конечных элементов. Расчеты по разработанной методике позволили подтвердить возможность реализации проекта модернизации ВП турбин серии Т-100, связанной с удалением направляющих ребер в верхней половине.
- Разработана и исследована равнопрочная, удовлетворяющая условиям надежности, конструкция нового ВП турбины Т-125/150-12,8. Определено влияние предложенных технических решений на надежность и эффективность работы ВП. Предложенные конструктивные решения позволяют получить снижение металлоемкости и трудоемкости на 20% и снизить коэффициент полных потерь си на 35 %. Прирост мощности в случае использования модернизированного патрубка составляет 1,0 МВт. Экономия топлива при этом составляет 930 т у.т./г.
Достоверность и обоснованность результатов обеспечивается корректным применением общепризнанных методик проектирования и моделирования, математических методов и алгоритмов. В работе использовано сертифицированное программное обеспечение ANSYS, используемое инженерами и учеными во всем мире, в том числе и для моделирования течения в выхлопных патрубках паровых турбин. Моделируемые узлы выполнены с учетом реальной геометрической формы по чертежам завода-изготовителя. Результаты, полученные в настоящей работе, соответствуют экспериментальным данным, а также данным, приведенным в работах других исследователей.
Практическая значимость заключается в том, что разработанные и представленные в диссертационной работе проекты модернизации выхлопных патрубков ЦНД паровых турбин УТЗ позволяют повысить эффективность их работы. Применение разработанной методики численного расчета на прочность и жесткость позволяет уверенно проектировать ВП ЦНД паровых турбин с меньшей трудоемкостью и металлоемкостью их изготовления. Полученные результаты одинаково применимы как для ВП теплофикационных турбин, так и для ВП конденсационных турбин других заводов-изготовителей.
Реализация результатов работы. Результаты, представленные в работе, уже использованы в конструкции изготовляемых ВП турбин серии Т-100 и турбин с аналогичным выхлопным патрубком. Патрубки с предложенными изменениями от-гружены или изготавливаются на турбины: Т-60/65-8,8 УТЗ зав.№29801 Аргаяшская ТЭЦ (отгружен); Т-95/105-8,8 УТЗ зав.№31007 Петропавловская ТЭЦ-2 (отгружен); Т-120/130-12,8 УТЗ зав.№31206 Астанинская ТЭЦ-3 (в эксплуатации); К¬65-12,8 УТЗ зав.34601, 34602 Сахалинской ГРЭС-2 (отгружен); К-65-12,8 УТЗ зав. 34603, 34604, 34605 Приморской ТЭС (изготавливаются). Кроме того, результаты, представленные в работе, использованы в проекте модернизации ВП турбин серии Т-250 для ПАО «Мосэнерго», а также в рабочем проекте ВП паровой турбины Т-125/150-12,8 УТЗ.
Автор защищает:
• результаты численного моделирования течения влажного пара в выхлопных патрубках турбин серии Т-100 и Т-250 производства УТЗ;
• результаты исследования проекта модернизации ВП турбин серии Т-100, позволяющего снизить коэффициент полных потерь си на 11%, получить прирост мощности 250 кВт и экономию удельного топлива 180 т у.т./г;
• результаты исследования проекта модернизации ВП турбин серии Т-250, позволяющего снизить коэффициент полных потерь си на 29%, получить прирост мощности 2,1 МВт и экономию удельного топлива 1576 т у.т./г;
• методику численного расчета ВП ЦНД на прочность и жесткость с помощью метода конечных элементов, позволяющую проектировать ВП с меньшей металлоемкостью и трудоемкостью их изготовления;
• конструкцию нового ВП турбины Т-125/150-12,8 с меньшей металлоемкостью и трудоемкостью изготовления (на 20%) и на 35% меньшим коэффициентом полных потерь ^п.
Апробация работы. Основные материалы и результаты настоящей диссертационной работы докладывались на 14-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и специалистов (Магнитогорск, 2013 г.); VIII Всероссийском семинаре ВУЗов по теплофизике и энергетике (Екатеринбург, 2013 г.); ХХ Всероссийской научно-технической конференции (Томск, 2014 г.); десятой международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Иваново, 2015 г.); IX Семинаре ВУЗов по теплофизике и энергетике (Казань, 2015 г.). Получен патент на полезную модель «Выхлопной патрубок теплофикационной турбины» (№157430).
Публикации. Основные положения и выводы изложены в 11 печатных работах, в том числе в четырех публикациях в рецензируемых научных журналах, определенных ВАК; патенте на полезную модель.
Личный вклад автора заключается в выполнении критического обзора литературы по теме исследования, в постановке задач исследования; в анализе и определении наиболее значимых направлений и методов повышения эффективности ВП; в проведении численного моделирования течения влажного пара в ВП турбин серии Т-100; в верификации всех полученных в работе результатов; в разработке путей повышения эффективности ВП турбин серии Т-100 и Т-250; в разработке проектов модернизации рассматриваемых патрубков; в разработке методики численного расчета на прочность и жесткость выхлопных патрубков паровых турбин; в оценке напряженно-деформированного состояния ВП турбин серии Т-100; в разработке и исследовании нового ВП турбины Т-125/150-12,8; в определении влияния предложенных технических решений на надежность и эффективность работы ВП и влияния типа нагрузок паротурбинной установки на величину и распределение эквивалентных напряжений; в анализе режимов работы теплофикационных турбин УТЗ; в результатах технико-экономического расчета повышения эффективности выхлопных патрубков УТЗ; в обобщении результатов исследований.
Структура и объем диссертации. Квалификационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка сокращений и списка литературы из 148 наименований. Весь материал изложен на 143 страницах, содержит 28 рисунков, 23 таблицы и 5 приложений.
Потери энергии в ВП паровых турбин, обусловленные сложным характером течения рабочей среды, приводят к повышению давления за последней ступенью турбины, уменьшению располагаемого теплоперепада на турбину и соответствующему снижению экономичности турбоустановки в целом. Кроме того, ВП значительно влияют на условия работы последней ступени турбины, что существенно сказывается на экономичности и надежности ее работы. Так, например, окружная и радиальная неравномерности полей давления и скорости за последней ступенью, индуцируемые течением в патрубке, усложняют вибрационное состояние рабочих лопаток, а неравномерность поля скорости в выходном сечении патрубка делает условия работы конденсатора отличными от условий, принимаемых в расчетах.
Несмотря на большое количество работ, посвященных исследованиям ВП, проблема снижения потерь энергии в системе подвода пара к конденсатору остается актуальной, так как для большинства паровых турбин коэффициент полных потерь ВП, характеризующий степень аэродинамического совершенства патрубка, находится на уровне 1,1...1,4.
Современное состояние паротурбинного оборудования, работающего на электростанциях России, характеризуется значительным физическим и моральным износом. Относительно современное оборудование с возрастом менее 20 лет составляет всего 13% всей установленной паротурбинной мощности ЕЭС России. Основной парк составляют турбины, изготовленные в 70—80 гг. прошлого века, часть из которых можно сохранить в эксплуатации, только подвергнув модернизации. Улучшить экономические показатели модернизируемого и вновь изготавливаемого паротурбинного оборудования можно, в частности, за счет снижения потерь кинетической энергии потока, выходящего из последней ступени. Для этого необходимо повысить эффективность работы существующих ВП паровых турбин, обосновывая проектные решения результатами достоверных расчетов пространственного течения пара в патрубке.
Работа выполнена в соответствии с утвержденными на Федеральном уровне Приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники РФ (пункт 08 — Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика) и Перечнем критических технологий РФ (пункт 27 — Технологии энергоэффективного производства и преобразования энергии на органическом топливе).
Цель работы. На основе численного моделирования исследовать и разработать пути повышения эффективности выхлопных патрубков ЦНД теплофикационных турбин.
Для реализации цели исследования поставлены и решены следующие задачи:
- выполнен критический обзор литературы по теме исследования, посвященный вопросам проектирования и модернизации ВП ЦНД паровых турбин, изучены взгляды ведущих ученых в области разработки и исследования ВП, ведущих отраслевых институтов, а также заводов-изготовителей паровых турбин; представлены в хронологическом порядке экспериментальные исследования ВП турбин УТЗ;
- проведен анализ и определены наиболее значимые направления и методы повышения эффективности работы выхлопных патрубков ЦНД паровых турбин, а также методов численного моделирования течения пара в проточной части ВП;
- на основе методов численного моделирования, по известным в настоящее время методикам, исследовано течение влажного пара в ВП паровых турбин УТЗ; получена количественная и качественная оценка работы выхлопных патрубков тур-бин серии Т-100 и Т-250; полученные результаты верифицированы с данными экспериментальных исследований;
- в широком диапазоне режимов работы турбин определены пути повышения эффективности ВП турбин серии Т-100 и Т-250; разработаны проекты модернизации рассматриваемых патрубков;
- разработана и верифицирована методика численного расчета на прочность и жесткость ВП ЦНД теплофикационных турбин УТЗ, с целью проектирования ВП ЦНД паровых турбин с меньшими трудозатратами и металлоемкостью; проведен количественный анализ напряженно-деформированного состояния ВП турбин серии Т-100;
- разработана и исследована равнопрочная, удовлетворяющая условиям надежности конструкция нового ВП для турбины Т-125/150-12,8; определено влияние предложенных технических решений на надежность и эффективность работы ВП и влияние типа нагрузок паротурбинной установки на величину и распределение эквивалентных напряжений; оценена степень аэродинамического совершенства нового ВП для турбиныТ-125/150-12,8;
- выполнен анализ режимов работы теплофикационных турбин УТЗ; проведен технико-экономический расчет повышения эффективности выхлопных патрубков УТЗ; рассчитан прирост мощности, суммарная экономия условного топлива и средств ТЭС при реализации представленных в настоящей работе проектов модернизаций выхлопных патрубков УТЗ.
Научная новизна заключается в следующем:
- С помощью численного моделирования проведено исследование течения влажного пара в выхлопных патрубках турбин серии Т-100 и Т-250 паровых турбин УТЗ. На основе расчетных исследований физико-математических моделей получена количественная и качественная оценка работы ВП паровых турбин УТЗ. Разработаны и исследованы пути повышения их эффективности. Погрешность при расчете патрубков Т-100 и Т-250 составила 3...8% и 2 % соответственно. Коэффициент полных потерь ВП турбин серии Т-100 составил си 1,19. Коэффициент полных потерь ВП турбин серии Т-250 составил ^=1,52.
- Исследован и разработан вариант модернизации ВП турбин серии Т-100 с удалением двух направляющих ребер в верхней половине патрубка; демонтаж ребер позволяет снизить коэффициент полных потерь си на 11%. Прирост мощности при этом составил 250 кВт. Экономия топлива в результате модернизации ВП составляет 180 т у.т./г.
- Разработан и исследован вариант модернизации ВП турбин серии Т-250, связанный с увеличением внутреннего объема сборной камеры, заменой реберной силовой системы на стержневую систему, перепрофилированием канала диффузора, изменением меридионального обвода камеры влагоудаления. Модернизация ВП позволила снизить коэффициент полных потерь си для номинального режима работы паротурбинной установки на 29%, коэффициент неравномерности выхлопа ш — на 26%. Прирост мощности при этом составил 2,1 МВт. Экономия топлива в результате модернизации ВП составляет 1576 т у.т./год.
- Разработана и верифицирована с экспериментальными данными методика численного расчета ВП ЦНД на прочность и жесткость с помощью метода конечных элементов. Расчеты по разработанной методике позволили подтвердить возможность реализации проекта модернизации ВП турбин серии Т-100, связанной с удалением направляющих ребер в верхней половине.
- Разработана и исследована равнопрочная, удовлетворяющая условиям надежности, конструкция нового ВП турбины Т-125/150-12,8. Определено влияние предложенных технических решений на надежность и эффективность работы ВП. Предложенные конструктивные решения позволяют получить снижение металлоемкости и трудоемкости на 20% и снизить коэффициент полных потерь си на 35 %. Прирост мощности в случае использования модернизированного патрубка составляет 1,0 МВт. Экономия топлива при этом составляет 930 т у.т./г.
Достоверность и обоснованность результатов обеспечивается корректным применением общепризнанных методик проектирования и моделирования, математических методов и алгоритмов. В работе использовано сертифицированное программное обеспечение ANSYS, используемое инженерами и учеными во всем мире, в том числе и для моделирования течения в выхлопных патрубках паровых турбин. Моделируемые узлы выполнены с учетом реальной геометрической формы по чертежам завода-изготовителя. Результаты, полученные в настоящей работе, соответствуют экспериментальным данным, а также данным, приведенным в работах других исследователей.
Практическая значимость заключается в том, что разработанные и представленные в диссертационной работе проекты модернизации выхлопных патрубков ЦНД паровых турбин УТЗ позволяют повысить эффективность их работы. Применение разработанной методики численного расчета на прочность и жесткость позволяет уверенно проектировать ВП ЦНД паровых турбин с меньшей трудоемкостью и металлоемкостью их изготовления. Полученные результаты одинаково применимы как для ВП теплофикационных турбин, так и для ВП конденсационных турбин других заводов-изготовителей.
Реализация результатов работы. Результаты, представленные в работе, уже использованы в конструкции изготовляемых ВП турбин серии Т-100 и турбин с аналогичным выхлопным патрубком. Патрубки с предложенными изменениями от-гружены или изготавливаются на турбины: Т-60/65-8,8 УТЗ зав.№29801 Аргаяшская ТЭЦ (отгружен); Т-95/105-8,8 УТЗ зав.№31007 Петропавловская ТЭЦ-2 (отгружен); Т-120/130-12,8 УТЗ зав.№31206 Астанинская ТЭЦ-3 (в эксплуатации); К¬65-12,8 УТЗ зав.34601, 34602 Сахалинской ГРЭС-2 (отгружен); К-65-12,8 УТЗ зав. 34603, 34604, 34605 Приморской ТЭС (изготавливаются). Кроме того, результаты, представленные в работе, использованы в проекте модернизации ВП турбин серии Т-250 для ПАО «Мосэнерго», а также в рабочем проекте ВП паровой турбины Т-125/150-12,8 УТЗ.
Автор защищает:
• результаты численного моделирования течения влажного пара в выхлопных патрубках турбин серии Т-100 и Т-250 производства УТЗ;
• результаты исследования проекта модернизации ВП турбин серии Т-100, позволяющего снизить коэффициент полных потерь си на 11%, получить прирост мощности 250 кВт и экономию удельного топлива 180 т у.т./г;
• результаты исследования проекта модернизации ВП турбин серии Т-250, позволяющего снизить коэффициент полных потерь си на 29%, получить прирост мощности 2,1 МВт и экономию удельного топлива 1576 т у.т./г;
• методику численного расчета ВП ЦНД на прочность и жесткость с помощью метода конечных элементов, позволяющую проектировать ВП с меньшей металлоемкостью и трудоемкостью их изготовления;
• конструкцию нового ВП турбины Т-125/150-12,8 с меньшей металлоемкостью и трудоемкостью изготовления (на 20%) и на 35% меньшим коэффициентом полных потерь ^п.
Апробация работы. Основные материалы и результаты настоящей диссертационной работы докладывались на 14-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и специалистов (Магнитогорск, 2013 г.); VIII Всероссийском семинаре ВУЗов по теплофизике и энергетике (Екатеринбург, 2013 г.); ХХ Всероссийской научно-технической конференции (Томск, 2014 г.); десятой международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Иваново, 2015 г.); IX Семинаре ВУЗов по теплофизике и энергетике (Казань, 2015 г.). Получен патент на полезную модель «Выхлопной патрубок теплофикационной турбины» (№157430).
Публикации. Основные положения и выводы изложены в 11 печатных работах, в том числе в четырех публикациях в рецензируемых научных журналах, определенных ВАК; патенте на полезную модель.
Личный вклад автора заключается в выполнении критического обзора литературы по теме исследования, в постановке задач исследования; в анализе и определении наиболее значимых направлений и методов повышения эффективности ВП; в проведении численного моделирования течения влажного пара в ВП турбин серии Т-100; в верификации всех полученных в работе результатов; в разработке путей повышения эффективности ВП турбин серии Т-100 и Т-250; в разработке проектов модернизации рассматриваемых патрубков; в разработке методики численного расчета на прочность и жесткость выхлопных патрубков паровых турбин; в оценке напряженно-деформированного состояния ВП турбин серии Т-100; в разработке и исследовании нового ВП турбины Т-125/150-12,8; в определении влияния предложенных технических решений на надежность и эффективность работы ВП и влияния типа нагрузок паротурбинной установки на величину и распределение эквивалентных напряжений; в анализе режимов работы теплофикационных турбин УТЗ; в результатах технико-экономического расчета повышения эффективности выхлопных патрубков УТЗ; в обобщении результатов исследований.
Структура и объем диссертации. Квалификационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка сокращений и списка литературы из 148 наименований. Весь материал изложен на 143 страницах, содержит 28 рисунков, 23 таблицы и 5 приложений.
1. На основании выполненного комплекса исследований определены наиболее целесообразные направления повышения эффективности работы выхлопных патрубков ЦНД, а именно: организация осерадиального диффузора; установка внешнего обвода диффузора с отрицательной перекрышей; удаление или подрезка направляющих лопаток и ребер; замена ребер круглыми стяжками; организация дополнительных окон в ребрах; прорезка каналов в торцевой стенке, обеспечивающих сброс влажного пара из верхней части ВП в нижнюю часть ВП; установка экрана на пути влажного пара; установка на горизонтальном разъеме спрямляющей решетки.
2. В программном комплексе ANSYS выполнено численное моделирование течения влажного пара в выхлопном патрубке турбин серии Т-100. Расчетная область включала в себя только проточную часть ВП. На основе расчетных исследований на математических моделях получена количественная и качественная оценка работы ВП. Погрешность расчета составила от 3 до 8%. Коэффициент полных потерь ВП турбин серии Т-100 на режиме 100%G составил ^=1,19.
В результате численного моделирования разработан и исследован вариант модернизации ВП турбин серии Т-100 с удалением двух направляющих ребер в верхней половине патрубка; демонтаж ребер позволяет снизить коэффициент полных потерь с„ на 11% (^ исх =1,19; Т. мод =1,07).
Показано, что удаление двух направляющих ребер в ВП турбины Т-100/120-130-3 дает возможность получить дополнительный прирост мощности 250 кВт. Экономия топлива в результате модернизации ВП составляет 180 т у.т./г. Суммарная экономия составит более 0,5 млн. руб в год для одной турбины.
3. В программном комплексе MTFS®oftware выполнено численное моделирование течения влажного пара в выхлопном патрубке турбин серии Т-250. Расчетная область дополнительно включала в себя последнюю ступень турбины и камеру влагоудаления. Погрешность расчета составила 2%. Коэффициент полных потерь ВП турбин серии Т-250 на режиме 100%С составил ^п=1,52.
На основании выполненных исследований модернизация исходного ВП турбин серии Т-250 проводилась в направлениях увеличения внутреннего объема сборной камеры, замены реберной силовой системы на стержневую систему, перепрофилирования канала диффузора, изменения меридионального обвода камеры влагоудаления. Модернизация ВП позволила снизить коэффициент полных потерь си для номинального режима на 29% (^п исх=1,52; си мод=1,08), коэффициент неравномерности выхлопа ш — на 26%.
Установлено, что комплектная модернизация ВП турбины Т-250/300-240-3 позволяет получить прирост мощности 2,1 МВт. Экономия топлива при этом составляет 1576 т у.т./г. Суммарная экономия составит более 5,0 млн. руб в год.
4. Разработана и верифицирована методика численного расчета на прочность и жесткость ВП ЦНД с помощью метода конечных элементов. Расчеты по разработанной методике позволили подтвердить возможность реализации предложенного проекта модернизации ВП турбин серии Т-100, связанной с удалением направляющих ребер в верхней половине. В результате удаления направляющих ребер напряжения на задней стенке увеличиваются в 2 раза, коэффициент запаса прочности по пределу текучести на задней стенке уменьшается с 7,2 до 3,6 раз, но при этом происходит перераспределение напряжений в нижней половине — средний уровень напряжений уменьшается в 2-3 раза.
5. Разработана и исследована равнопрочная, удовлетворяющая условиям надежности конструкция нового ВП турбины Т-125/150-12,8. Определено влияние предложенных технических решений на надежность и эффективность работы ВП. Для нового ВП турбины Т-125/150-12,8 характерно более равномерное распределение напряжений, по сравнению с ВП турбин серии Т-100. Средние напряжения в верхней и нижней половинах находятся в диапазоне 5.. .20 МПа, что обеспечивает десятикратный запас по прочности. Применение эллиптических днищ в верхней половине патрубка позволило снизить средний уровень напряжений в 10,6 раз (с 61,7 МПа до 5,8 МПа). Предложенные конструктивные решения позволяют получить снижение металлоемкости и трудоемкости на 20%.
6. Разработан новый ВП турбины Т-125/150-12,8 который позволяет восстанавливать давление во всем диапазоне рассмотренных режимов. Коэффициент полных потерь ВП на конденсационном режиме с выработкой максимальной мощности составил ^п=0,77, что на 35% меньше аналогичного коэффициента для турбин серии Т-100. Среднее снижение коэффициента полных потерь по сравнению с ВП турбин серии Т-100 составило от 30 до 40% в зависимости от рассматриваемого режима.
7. Показано, что в случае модернизации ВП турбин серии Т-100/120-130-3, с заменой существующего ВП на ВП турбины Т-125/150-12,8 возможно получить прирост мощности 1,0 МВт. Экономия топлива при этом составляет 930 т у.т./г. Суммарная экономия составит более 2,8 млн. руб. в год для одной турбины.
2. В программном комплексе ANSYS выполнено численное моделирование течения влажного пара в выхлопном патрубке турбин серии Т-100. Расчетная область включала в себя только проточную часть ВП. На основе расчетных исследований на математических моделях получена количественная и качественная оценка работы ВП. Погрешность расчета составила от 3 до 8%. Коэффициент полных потерь ВП турбин серии Т-100 на режиме 100%G составил ^=1,19.
В результате численного моделирования разработан и исследован вариант модернизации ВП турбин серии Т-100 с удалением двух направляющих ребер в верхней половине патрубка; демонтаж ребер позволяет снизить коэффициент полных потерь с„ на 11% (^ исх =1,19; Т. мод =1,07).
Показано, что удаление двух направляющих ребер в ВП турбины Т-100/120-130-3 дает возможность получить дополнительный прирост мощности 250 кВт. Экономия топлива в результате модернизации ВП составляет 180 т у.т./г. Суммарная экономия составит более 0,5 млн. руб в год для одной турбины.
3. В программном комплексе MTFS®oftware выполнено численное моделирование течения влажного пара в выхлопном патрубке турбин серии Т-250. Расчетная область дополнительно включала в себя последнюю ступень турбины и камеру влагоудаления. Погрешность расчета составила 2%. Коэффициент полных потерь ВП турбин серии Т-250 на режиме 100%С составил ^п=1,52.
На основании выполненных исследований модернизация исходного ВП турбин серии Т-250 проводилась в направлениях увеличения внутреннего объема сборной камеры, замены реберной силовой системы на стержневую систему, перепрофилирования канала диффузора, изменения меридионального обвода камеры влагоудаления. Модернизация ВП позволила снизить коэффициент полных потерь си для номинального режима на 29% (^п исх=1,52; си мод=1,08), коэффициент неравномерности выхлопа ш — на 26%.
Установлено, что комплектная модернизация ВП турбины Т-250/300-240-3 позволяет получить прирост мощности 2,1 МВт. Экономия топлива при этом составляет 1576 т у.т./г. Суммарная экономия составит более 5,0 млн. руб в год.
4. Разработана и верифицирована методика численного расчета на прочность и жесткость ВП ЦНД с помощью метода конечных элементов. Расчеты по разработанной методике позволили подтвердить возможность реализации предложенного проекта модернизации ВП турбин серии Т-100, связанной с удалением направляющих ребер в верхней половине. В результате удаления направляющих ребер напряжения на задней стенке увеличиваются в 2 раза, коэффициент запаса прочности по пределу текучести на задней стенке уменьшается с 7,2 до 3,6 раз, но при этом происходит перераспределение напряжений в нижней половине — средний уровень напряжений уменьшается в 2-3 раза.
5. Разработана и исследована равнопрочная, удовлетворяющая условиям надежности конструкция нового ВП турбины Т-125/150-12,8. Определено влияние предложенных технических решений на надежность и эффективность работы ВП. Для нового ВП турбины Т-125/150-12,8 характерно более равномерное распределение напряжений, по сравнению с ВП турбин серии Т-100. Средние напряжения в верхней и нижней половинах находятся в диапазоне 5.. .20 МПа, что обеспечивает десятикратный запас по прочности. Применение эллиптических днищ в верхней половине патрубка позволило снизить средний уровень напряжений в 10,6 раз (с 61,7 МПа до 5,8 МПа). Предложенные конструктивные решения позволяют получить снижение металлоемкости и трудоемкости на 20%.
6. Разработан новый ВП турбины Т-125/150-12,8 который позволяет восстанавливать давление во всем диапазоне рассмотренных режимов. Коэффициент полных потерь ВП на конденсационном режиме с выработкой максимальной мощности составил ^п=0,77, что на 35% меньше аналогичного коэффициента для турбин серии Т-100. Среднее снижение коэффициента полных потерь по сравнению с ВП турбин серии Т-100 составило от 30 до 40% в зависимости от рассматриваемого режима.
7. Показано, что в случае модернизации ВП турбин серии Т-100/120-130-3, с заменой существующего ВП на ВП турбины Т-125/150-12,8 возможно получить прирост мощности 1,0 МВт. Экономия топлива при этом составляет 930 т у.т./г. Суммарная экономия составит более 2,8 млн. руб. в год для одной турбины.
Подобные работы
- РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫХЛОПНЫХ ПАТРУБКОВ ЦИЛИНДРОВ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ТУРБИН
Диссертации (РГБ), гидравлика. Язык работы: Русский. Цена: 4300 р. Год сдачи: 2016 - ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И ЭКОНОМИЧНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ТУРБИН ТИПА Т-175-130 (Т-185-130) ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ ОМСКОЙ ТЭЦ-5
Авторефераты (РГБ), механика. Язык работы: Русский. Цена: 250 р. Год сдачи: 2011
Заказать работу
Заявка на оценку стоимости
Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы
Каталог работ (149774)
- Бакалаврская работа (38401)
- Диссертация (978)
- Магистерская диссертация (22149)
- Дипломные работы, ВКР (60481)
- Главы к дипломным работам (2138)
- Курсовые работы (10523)
- Контрольные работы (6265)
- Отчеты по практике (1357)
- Рефераты (1481)
- Задачи, тесты, ПТК (631)
- Ответы на вопросы (155)
- Статьи, Эссе, Сочинения (942)
- Бизнес-планы (51)
- Презентации (106)
- РГР (84)
- Авторефераты (РГБ) (1692)
- Диссертации (РГБ) (1882)
- Прочее (458)
Новости
06.01.2018
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
Помощь в выполнении учебных и научных работ на заказ ОФОРМИТЬ ЗАКАЗ
дальше»» Все новости
Статьи
- Где лучше заказывать диссертации и дипломные?
- Выполнение научных статей
- Подготовка диссертаций
- Подводные камни при написании магистерской работы
- Помощь в выполнении дипломных работ
»» Все статьи
Заказать работу
Заявка на оценку стоимости
Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы
