СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ ПАРОСТРУЙНЫХ ЭЖЕКТОРОВ КОНДЕНСАЦИОННЫХ УСТАНОВОК ПАРОВЫХ ТУРБИН
|
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Выработка в значительной степени существующими паротурбинными установками (ПТУ) своего паркового ресурса и ограниченность инвестирования средств на поддержание состояния оборудования приводят к возникновению трудноустранимых дефектов (коробления фланцев турбин и др.), вызывающих попадание воздуха в вакуумную систему. В установленных на ТЭС турбоагрегатах повсеместно встречается превышение присосов воздуха свыше нормативных значений до 5—6 раз. Существующие проблемы эксплуатации определяют необходимость разработки новых высокопроизводительных и экономичных основных и вспомогательных эжекторов, отсасывающих воздух из вакуумных систем турбоустановок.
Результаты исследований газодинамических процессов в эжекторах и режимов их работы широко представлены в трудах Г.Н. Абрамовича, М.Д. Миллионщикова, Ю.Н. Васильева, Л.Д. Бермана, Е.Я. Соколова, А.В. Робожева, М.Е. Дейча, Н.М. Зингера, Г.Г. Шкловера, Г.И. Ефимочкина, М.И. Путилова, А.М. Лещинского, О.О. Мильмана, А.И. Белевича, В.Г. Цегельского, А.В. Соболева и др.
Необходимо также отметить, что в последние десятилетия в мире значительно возрос интерес к исследованию эжекторов в целях их использования в установках различного назначения: холодильных циклах, установках преобразования солнечной энергии, химической энергии топлива в электрическую энергию, нефтеперерабатывающей промышленности и др.
Актуальность совершенствования эжекторов паровых турбин определяется необходимостью поддержания глубокого вакуума в конденсаторах турбин при повышенных присосах воздуха. Эжекторы, разработанные в 50—80-х годах прошлого века, не соответствуют современным требованиям в части надёжности и эффективности конденсационной установки. Новые возможности совершенствования эжекторов связаны с появлением современных методов экспериментальных и расчётных исследований, накопившимся опытом расчёта, разработки, испытаний и эксплуатации эжекторов.
В настоящей работе предложено рассматривать вопросы совершенствования многоступенчатых пароструйных эжекторов паровых турбин в аспекте их повреждаемости; разработки более надёжных конструкций; обобщения опыта эксплуатации и геометрических характеристик эжекторов; испытаний; уточнения методики расчёта, исследования особенностей взаимного влияния струйных аппаратов и промежуточных охладителей.
Работа выполнена на кафедре «Турбины и двигатели» Уральского энергетического института и соответствует приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники РФ (производственные и энергосберегающие технологии), а также критическим технологиям РФ (производство электроэнергии и тепла на органическом топливе) из перечня, утвержденного президентом РФ 30.03.2002.
Исследования выполнялись на основе госбюджетных и договорных НИР, а также договоров о научном сотрудничестве с АО «Уральский турбинный завод». Часть исследований выполнена в рамках грантов РФФИ на научные проекты, выполняемые молодыми учеными под руководством кандидатов и докторов наук в научных организациях Российской Федерации.
Объектом исследования и разработки являются многоступенчатые пароструйные эжекторы конденсационных установок паровых турбин.
Целью исследования является совершенствование многоступенчатых пароструйных эжекторов для повышения экономичности и надёжности конденсационных установок паровых турбин.
Задачи исследования сформулированы следующим образом:
• Проведение обследований и промышленных испытаний различных типоразмеров пароструйных эжекторов в различных условиях эксплуатации на ТЭС для оценки показателей эффективности эжекторов и надёжности их функционирования в составе конденсационных установок.
• Обобщение и анализ геометрических характеристик серийных пароструйных эжекторов.
• Исследование газодинамических процессов в струйных аппаратах и промежуточных охладителях многоступенчатых пароструйных эжекторов.
• Разработка уточнённой методики расчёта многоступенчатых пароструйных эжекторов паровых турбин на основе обобщения результатов испытаний, анализа геометрических характеристик серийных эжекторов и численных исследований газодинамики в струйных аппаратах.
• Разработка нового многоступенчатого пароструйного эжектора повышенной производительности для конденсационных установок паровых турбин и проведение экспериментальных исследований эжектора в условиях эксплуатации на ТЭС.
Научная новизна работы заключается в следующем:
• Выявлены и обобщены связи между геометрическими параметрами, рабочими характеристиками и назначением (для конденсационных или теплофикационных турбин) многоступенчатых пароструйных эжекторов. Обобщение проведено на основе исследования 24 серийных эжекторов в части анализа положения «эффективного сечения», в котором инжектируемая смесь достигает (или преодолевает) скорость звука; основного геометрического параметра эжектора (отношения площадей критических сечений камеры смешения и сопла); различных значений осевого положения сопла; распределения степеней сжатия в многоступенчатых эжекторах; изменения критических диаметров сопел по ступеням эжектора.
• Разработана уточнённая методика конструкторского и поверочного расчётов многоступенчатых пароструйных эжекторов на основе анализа и обобщения результатов проведённых промышленных испытаний, обобщения геометрических характеристик серийных эжекторов, а также численного моделирования. Уточнение методики конструкторского расчёта проведено в части уменьшения расходов рабочего пара, определения положения «эффективного сечения», выбора основного геометрического параметра эжектора, распределения степеней сжатия по ступеням эжектора. Разработанная методика поверочного расчёта позволяет определять характеристики ступеней эжектора при заданных геометрических размерах струйных аппаратов и долях расхода конденсирующегося в промежуточных охладителях пара.
• Выявлен газодинамический эффект существенного изменения давления паровоздушной смеси в промежуточных охладителях эжектора. Давление паровоздушной смеси на выходе из охладителей уменьшается по сравнению с давлением на входе на величину ДР = 1,0...4,0 кПа или увеличивается на величину ДР = 1,0.8,6 кПа. Разработана физико-математическая модель, описывающая эффект повышения давления как скачок давления в формируемой на входе в теплообменник двухфазной двухкомпонентной среде.
Все основные научные результаты подтверждены экспериментально.
Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечивается использованием апробированных методик измерений и метрологически поверенных приборов при проведении экспериментальных исследований; хорошим согласованием результатов испытаний эжекторов с данными других авторов, а также с результатами расчетов по уточненной автором методике; успешным функционированием разработанного эжектора ЭПО-3-80 в составе конденсационной установки турбины К-200-130 ЛМЗ Сургутской ГРЭС-1 на протяжении более полутора лет.
Теоретическая и практическая значимость работы:
• Разработана уточнённая методика для расчёта многоступенчатых пароструйных эжекторов в широком диапазоне параметров их функционирования.
• Разработана расширенная схема измерений многоступенчатых эжекторов, позволяющая подробно исследовать параметры функционирования эжектора, в том числе газодинамическое сопротивление промежуточных охладителей.
• Зафиксирован газодинамический эффект существенного изменения давления в промежуточных охладителях многоступенчатого эжектора.
• Разработаны и обоснованы мероприятия по совершенствованию конструкций многоступенчатых пароструйных эжекторов.
• Разработаны технические решения, позволяющие повысить эффективность и надёжность многоступенчатых пароструйных эжекторов.
• Обобщены и проанализированы результаты промышленных испытаний 34 серийных эжекторов различных заводов-изготовителей.
Реализация результатов работы. Результаты работы используются при модернизации серийных эжекторов, расчёте и проектировании новых высоко-эффективных эжекторов для конденсационных установок турбин ТЭС. Модернизировано и установлено на ТЭС более 50 многоступенчатых пароструйных эжекторов конденсационных установок турбин мощностью от 50 до 500 МВт. Уточнённая методика расчёта многоступенчатых пароструйных эжекторов уже использована для разработки ряда высокоэффективных эжекторов, повышающих экономичность конденсационных установок паровых турбин. Разработанный эжектор ЭПО-3-80 апробирован и успешно функционирует в составе турбины К-200-130 ЛМЗ, в конденсаторе которой поддерживается давление близкое к нормативному, несмотря на присосы воздуха в ЧНД около 120-130 кг/ч при нормативном значении 21 кг/ч. Успешная реализация нового эжектора подтверждена актом внедрения от Сургутской ГРЭС-1. Разработки в части повышения эффективности и надёжности многоступенчатых пароструйных эжекторов используются ЗАО «Нестандартмаш», ООО «Энерготех-Эжектор» - подтверждено актами внедрения.
Ряд полученных результатов используются в ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина» в учебных курсах «Теплообменные аппараты турбоустановок» и «Тепловые и атомные электростанции».
Основные положения, выносимые на защиту:
• Результаты статистического анализа надёжности оборудования конденсационных установок ПТУ.
• Результаты сравнительных экспериментальных исследований серийных эжекторов конденсационных установок в различных условиях эксплуатации.
• Результаты обобщения геометрических и конструктивных параметров эжекторов.
• Разработанная уточнённая методика конструкторского и поверочного расчётов многоступенчатых пароструйных эжекторов паровых турбин.
• Результаты экспериментальных исследований разработанного по уточнённой методике эжектора ЭПО-3-80 с изменяющимся осевым положением сопла, в том числе зафиксированный газодинамический эффект существенного изменения давления в промежуточных охладителях эжектора.
• Физико-математическая модель, описывающая газодинамический эффект повышения давления в промежуточных охладителях многоступенчатых эжекторов.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием (г. Екатеринбург, 2014, 2015, 2016), XX и XXI Школах-семинарах молодых учёных и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» (г. Звенигород, 2015; г. Санкт-Петербург, 2017); Пятой международной конференции «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках» (г. Казань, 2015); Международной конференции «IX Семинар вузов по теплофизике и энергетике» (г. Казань, 2015); Научно-практической конференции «Энергетика. Экология. Энергосбережение» к 25-летию образования 1111В11 «Турбокон» (г. Калуга, 2016); Первой и Второй научно-технических конференциях молодых ученых Уральского энергетического института (г. Екатеринбург, 2016, 2017); Международной конференции «ICMF 2016 — 9th International conference of multiphase flow», (Италия, г. Флоренция, 2016); XV Минском международном форуме по тепло- и массообмену» (республика Беларусь, г. Минск, 2016); Международной конференции «Wessex Energy Quest 2016» (г. Анкона, Италия, 2016); Юбилейной конференции Национального комитета РАН по тепло- и массообмену «Фундаментальные и прикладные проблемы газодинамики и тепломассообмена»; Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии» (XIX Бенардосовские чтения) (г. Иваново, 2017); Международной конференции «Современные проблемы теплофизики и энергетики» (г. Москва, 2017).
Публикации. Основные положения и выводы изложены в 33 печатных работах, в том числе в 6 статьях, опубликованных в научных журналах, включенных в перечень рецензируемых научных изданий, определенный ВАКом (5 Scopus, 2 WoS); свидетельстве о регистрации программного комплекса, патенте на полезную модель, патенте на изобретение, 2 учебных пособиях для студентов.
Личный вклад автора заключается в постановке задач исследования; сборе, обработке и анализе данных о конструктивных и геометрических характеристиках оборудования; выполнении статистических и расчётных исследований; непосредственном участии в апробации результатов исследований; разработке уточнённой методики расчёта эжектора; разработке схемы измерений, планировании и выполнении экспериментальных исследований нового эжектора; обработке и интерпретации экспериментальных данных; разработке модели для объяснения эффекта повышения давления в промежуточных охладителях эжектора; подготовке публикаций по выполненной работе.
Структура и объем диссертации. Квалификационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 141 наименования и приложения. Материал изложен на 176 страницах машинописного текста, включая приложения, содержит 50 рисунков, 12 таблиц.
Результаты исследований газодинамических процессов в эжекторах и режимов их работы широко представлены в трудах Г.Н. Абрамовича, М.Д. Миллионщикова, Ю.Н. Васильева, Л.Д. Бермана, Е.Я. Соколова, А.В. Робожева, М.Е. Дейча, Н.М. Зингера, Г.Г. Шкловера, Г.И. Ефимочкина, М.И. Путилова, А.М. Лещинского, О.О. Мильмана, А.И. Белевича, В.Г. Цегельского, А.В. Соболева и др.
Необходимо также отметить, что в последние десятилетия в мире значительно возрос интерес к исследованию эжекторов в целях их использования в установках различного назначения: холодильных циклах, установках преобразования солнечной энергии, химической энергии топлива в электрическую энергию, нефтеперерабатывающей промышленности и др.
Актуальность совершенствования эжекторов паровых турбин определяется необходимостью поддержания глубокого вакуума в конденсаторах турбин при повышенных присосах воздуха. Эжекторы, разработанные в 50—80-х годах прошлого века, не соответствуют современным требованиям в части надёжности и эффективности конденсационной установки. Новые возможности совершенствования эжекторов связаны с появлением современных методов экспериментальных и расчётных исследований, накопившимся опытом расчёта, разработки, испытаний и эксплуатации эжекторов.
В настоящей работе предложено рассматривать вопросы совершенствования многоступенчатых пароструйных эжекторов паровых турбин в аспекте их повреждаемости; разработки более надёжных конструкций; обобщения опыта эксплуатации и геометрических характеристик эжекторов; испытаний; уточнения методики расчёта, исследования особенностей взаимного влияния струйных аппаратов и промежуточных охладителей.
Работа выполнена на кафедре «Турбины и двигатели» Уральского энергетического института и соответствует приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники РФ (производственные и энергосберегающие технологии), а также критическим технологиям РФ (производство электроэнергии и тепла на органическом топливе) из перечня, утвержденного президентом РФ 30.03.2002.
Исследования выполнялись на основе госбюджетных и договорных НИР, а также договоров о научном сотрудничестве с АО «Уральский турбинный завод». Часть исследований выполнена в рамках грантов РФФИ на научные проекты, выполняемые молодыми учеными под руководством кандидатов и докторов наук в научных организациях Российской Федерации.
Объектом исследования и разработки являются многоступенчатые пароструйные эжекторы конденсационных установок паровых турбин.
Целью исследования является совершенствование многоступенчатых пароструйных эжекторов для повышения экономичности и надёжности конденсационных установок паровых турбин.
Задачи исследования сформулированы следующим образом:
• Проведение обследований и промышленных испытаний различных типоразмеров пароструйных эжекторов в различных условиях эксплуатации на ТЭС для оценки показателей эффективности эжекторов и надёжности их функционирования в составе конденсационных установок.
• Обобщение и анализ геометрических характеристик серийных пароструйных эжекторов.
• Исследование газодинамических процессов в струйных аппаратах и промежуточных охладителях многоступенчатых пароструйных эжекторов.
• Разработка уточнённой методики расчёта многоступенчатых пароструйных эжекторов паровых турбин на основе обобщения результатов испытаний, анализа геометрических характеристик серийных эжекторов и численных исследований газодинамики в струйных аппаратах.
• Разработка нового многоступенчатого пароструйного эжектора повышенной производительности для конденсационных установок паровых турбин и проведение экспериментальных исследований эжектора в условиях эксплуатации на ТЭС.
Научная новизна работы заключается в следующем:
• Выявлены и обобщены связи между геометрическими параметрами, рабочими характеристиками и назначением (для конденсационных или теплофикационных турбин) многоступенчатых пароструйных эжекторов. Обобщение проведено на основе исследования 24 серийных эжекторов в части анализа положения «эффективного сечения», в котором инжектируемая смесь достигает (или преодолевает) скорость звука; основного геометрического параметра эжектора (отношения площадей критических сечений камеры смешения и сопла); различных значений осевого положения сопла; распределения степеней сжатия в многоступенчатых эжекторах; изменения критических диаметров сопел по ступеням эжектора.
• Разработана уточнённая методика конструкторского и поверочного расчётов многоступенчатых пароструйных эжекторов на основе анализа и обобщения результатов проведённых промышленных испытаний, обобщения геометрических характеристик серийных эжекторов, а также численного моделирования. Уточнение методики конструкторского расчёта проведено в части уменьшения расходов рабочего пара, определения положения «эффективного сечения», выбора основного геометрического параметра эжектора, распределения степеней сжатия по ступеням эжектора. Разработанная методика поверочного расчёта позволяет определять характеристики ступеней эжектора при заданных геометрических размерах струйных аппаратов и долях расхода конденсирующегося в промежуточных охладителях пара.
• Выявлен газодинамический эффект существенного изменения давления паровоздушной смеси в промежуточных охладителях эжектора. Давление паровоздушной смеси на выходе из охладителей уменьшается по сравнению с давлением на входе на величину ДР = 1,0...4,0 кПа или увеличивается на величину ДР = 1,0.8,6 кПа. Разработана физико-математическая модель, описывающая эффект повышения давления как скачок давления в формируемой на входе в теплообменник двухфазной двухкомпонентной среде.
Все основные научные результаты подтверждены экспериментально.
Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечивается использованием апробированных методик измерений и метрологически поверенных приборов при проведении экспериментальных исследований; хорошим согласованием результатов испытаний эжекторов с данными других авторов, а также с результатами расчетов по уточненной автором методике; успешным функционированием разработанного эжектора ЭПО-3-80 в составе конденсационной установки турбины К-200-130 ЛМЗ Сургутской ГРЭС-1 на протяжении более полутора лет.
Теоретическая и практическая значимость работы:
• Разработана уточнённая методика для расчёта многоступенчатых пароструйных эжекторов в широком диапазоне параметров их функционирования.
• Разработана расширенная схема измерений многоступенчатых эжекторов, позволяющая подробно исследовать параметры функционирования эжектора, в том числе газодинамическое сопротивление промежуточных охладителей.
• Зафиксирован газодинамический эффект существенного изменения давления в промежуточных охладителях многоступенчатого эжектора.
• Разработаны и обоснованы мероприятия по совершенствованию конструкций многоступенчатых пароструйных эжекторов.
• Разработаны технические решения, позволяющие повысить эффективность и надёжность многоступенчатых пароструйных эжекторов.
• Обобщены и проанализированы результаты промышленных испытаний 34 серийных эжекторов различных заводов-изготовителей.
Реализация результатов работы. Результаты работы используются при модернизации серийных эжекторов, расчёте и проектировании новых высоко-эффективных эжекторов для конденсационных установок турбин ТЭС. Модернизировано и установлено на ТЭС более 50 многоступенчатых пароструйных эжекторов конденсационных установок турбин мощностью от 50 до 500 МВт. Уточнённая методика расчёта многоступенчатых пароструйных эжекторов уже использована для разработки ряда высокоэффективных эжекторов, повышающих экономичность конденсационных установок паровых турбин. Разработанный эжектор ЭПО-3-80 апробирован и успешно функционирует в составе турбины К-200-130 ЛМЗ, в конденсаторе которой поддерживается давление близкое к нормативному, несмотря на присосы воздуха в ЧНД около 120-130 кг/ч при нормативном значении 21 кг/ч. Успешная реализация нового эжектора подтверждена актом внедрения от Сургутской ГРЭС-1. Разработки в части повышения эффективности и надёжности многоступенчатых пароструйных эжекторов используются ЗАО «Нестандартмаш», ООО «Энерготех-Эжектор» - подтверждено актами внедрения.
Ряд полученных результатов используются в ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина» в учебных курсах «Теплообменные аппараты турбоустановок» и «Тепловые и атомные электростанции».
Основные положения, выносимые на защиту:
• Результаты статистического анализа надёжности оборудования конденсационных установок ПТУ.
• Результаты сравнительных экспериментальных исследований серийных эжекторов конденсационных установок в различных условиях эксплуатации.
• Результаты обобщения геометрических и конструктивных параметров эжекторов.
• Разработанная уточнённая методика конструкторского и поверочного расчётов многоступенчатых пароструйных эжекторов паровых турбин.
• Результаты экспериментальных исследований разработанного по уточнённой методике эжектора ЭПО-3-80 с изменяющимся осевым положением сопла, в том числе зафиксированный газодинамический эффект существенного изменения давления в промежуточных охладителях эжектора.
• Физико-математическая модель, описывающая газодинамический эффект повышения давления в промежуточных охладителях многоступенчатых эжекторов.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием (г. Екатеринбург, 2014, 2015, 2016), XX и XXI Школах-семинарах молодых учёных и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» (г. Звенигород, 2015; г. Санкт-Петербург, 2017); Пятой международной конференции «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках» (г. Казань, 2015); Международной конференции «IX Семинар вузов по теплофизике и энергетике» (г. Казань, 2015); Научно-практической конференции «Энергетика. Экология. Энергосбережение» к 25-летию образования 1111В11 «Турбокон» (г. Калуга, 2016); Первой и Второй научно-технических конференциях молодых ученых Уральского энергетического института (г. Екатеринбург, 2016, 2017); Международной конференции «ICMF 2016 — 9th International conference of multiphase flow», (Италия, г. Флоренция, 2016); XV Минском международном форуме по тепло- и массообмену» (республика Беларусь, г. Минск, 2016); Международной конференции «Wessex Energy Quest 2016» (г. Анкона, Италия, 2016); Юбилейной конференции Национального комитета РАН по тепло- и массообмену «Фундаментальные и прикладные проблемы газодинамики и тепломассообмена»; Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии» (XIX Бенардосовские чтения) (г. Иваново, 2017); Международной конференции «Современные проблемы теплофизики и энергетики» (г. Москва, 2017).
Публикации. Основные положения и выводы изложены в 33 печатных работах, в том числе в 6 статьях, опубликованных в научных журналах, включенных в перечень рецензируемых научных изданий, определенный ВАКом (5 Scopus, 2 WoS); свидетельстве о регистрации программного комплекса, патенте на полезную модель, патенте на изобретение, 2 учебных пособиях для студентов.
Личный вклад автора заключается в постановке задач исследования; сборе, обработке и анализе данных о конструктивных и геометрических характеристиках оборудования; выполнении статистических и расчётных исследований; непосредственном участии в апробации результатов исследований; разработке уточнённой методики расчёта эжектора; разработке схемы измерений, планировании и выполнении экспериментальных исследований нового эжектора; обработке и интерпретации экспериментальных данных; разработке модели для объяснения эффекта повышения давления в промежуточных охладителях эжектора; подготовке публикаций по выполненной работе.
Структура и объем диссертации. Квалификационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 141 наименования и приложения. Материал изложен на 176 страницах машинописного текста, включая приложения, содержит 50 рисунков, 12 таблиц.
1. По результатам анализа повреждений более чем 500 ПТУ представлено распределение отказов турбин и их технологических подсистем. Установлено, что из всех отказов конденсационных установок, приводящих к останову турбины, 23 % отказов приходятся на долю эжекторов. По данным обследования более 100 серийных эжекторов выявлены характерные дефекты, связанные с конструктивными недостатками, условиями эксплуатации и качеством ремонта эжекторов.
2. На основе обобщения результатов промышленных испытаний 34 серийных многоступенчатых пароструйных эжекторов в различных условиях эксплуатации установлено, что рабочие характеристики эжекторов не всегда соответствуют паспортным характеристикам. Это связано как с состоянием самих эжекторов, так и с конкретными условиями, в которых получаются рабочие и паспортные характеристики.
3. На основе анализа результатов испытаний (сравнения экспериментальных рабочих и расчетных характеристик), геометрических характеристик 24 типоразмеров серийных многоступенчатых эжекторов установлен ряд закономерностей и связей между геометрическими параметрами эжекторов. Установлено, что для эжекторов с малым значением основного геометрического параметра F*первой ступени (25.30) «эффективное сечение», в котором скорость инжектируемого потока достигает скорости звука, расположено в средней части конфузора камеры смешения (параметр ц = 1,35.1,50). При этом степени сжатия уменьшаются от первой ступени к последней. У эжекторов с большим значением F* первой ступени (60.70) «эффективное сечение» расположено в цилиндрической части камеры смешения или близко к ней (параметр ц = 1,0...1,1), а степени сжатия увеличиваются от первой ступени к последней. Показано, что разные заводы-изготовители турбин придерживаются различного подхода к разработке эжекторов. Для конденсационных турбин выбирается подход с большим значением основного геометрического параметра эжектора первой ступени, а для теплофикационных — с малым.
4. По результатам численного моделирования газодинамики струйного аппарата эжектора предложено определять зону перехода от первого участка скачков уплотнений ко второму участку как «звуковая труба», в которой скачки уплотнений в рабочем потоке гасятся инжектируемым потоком. Длина «звуковой трубы» связана с осевым положением сопла. Предложено для уточнения методики расчета эжектора принимать постоянными диаметр струи рабочего потока от выходного сечения сопла до цилиндрической части камеры смешения; также принимаются одинаковыми значения статических давлений рабочего и инжектируемого потока в критическом «эффективном сечении».
5. С использованием выбранной базовой методики и результатов проведённых исследований разработана уточнённая методика конструкторского и поверочного расчётов многоступенчатого пароструйного эжектора.
6. На основе уточненной методики расчета и анализа конструктивных особенностей и недостатков серийных эжекторов рассчитан, разработан, изготовлен и установлен на ТЭС новый эжектор ЭПО-3-80 для турбины К-200-130 ЛМЗ с высокими присосами воздуха Пвозд = 120—130 кг/ч в ЧНД. Разработана расширенная схема измерений, позволяющая определять в том числе и газодинамическое сопротивление промежуточных охладителей. Рабочая характеристика эжектора сопоставлена с расчётной характеристикой и характеристиками других эжекторов. Показана высокая эффективность нового эжектора.
7. В результате проведённых исследований выявлен газодинамический эффект существенного изменения давления паровоздушной смеси в промежуточных охладителях эжектора. Давление паровоздушной смеси на выходе из охладителей уменьшается по сравнению с давлением на входе в охладитель на величину ДР = 1,0.4,0 кПа или увеличивается на величину ДР = 1,0...8,6 кПа. Предложена физико-математическая модель, описывающая эффект повышения давления как скачок давления в формируемой на входе в теплообменник двухфазной двухкомпонентной смеси. Полученные результаты обосновывают необходимость дальнейшего уточнения методики расчета многоступенчатых пароструйных эжекторов в части влияния газодинамических процессов в промежуточном охладителе на давление в следующей за ним ступени.
8. Применение нового эжектора позволяет получить существенный технико-экономический эффект при использовании его как в составе конденсационных, так и теплофикационных турбин с повышенными присосами воздуха в вакуумную систему. Максимальный экономический эффект для турбины К-200-130 составляет более 5 млн руб./год. Максимальный расчетный эффект для теплофикационной турбины Т-250/300-240 УТЗ, работающей в режиме с полностью за-крытой диафрагмой, составит до 630 тыс. руб. за отопительный период.
9. Перспективы дальнейшей разработки темы диссертационного исследования заключаются в следующем:
• исследование газодинамических процессов в струйных аппаратах эжекторов, направленное на совершенствование параметров функционирования эжекторов;
• уточнение методики расчёта многоступенчатых пароструйных эжекторов в части влияния газодинамических процессов в промежуточных охладителях на давление в следующих за ними ступенях;
• совершенствование конструкций многоступенчатых эжекторов для различных типов турбоустановок и условий эксплуатации.
2. На основе обобщения результатов промышленных испытаний 34 серийных многоступенчатых пароструйных эжекторов в различных условиях эксплуатации установлено, что рабочие характеристики эжекторов не всегда соответствуют паспортным характеристикам. Это связано как с состоянием самих эжекторов, так и с конкретными условиями, в которых получаются рабочие и паспортные характеристики.
3. На основе анализа результатов испытаний (сравнения экспериментальных рабочих и расчетных характеристик), геометрических характеристик 24 типоразмеров серийных многоступенчатых эжекторов установлен ряд закономерностей и связей между геометрическими параметрами эжекторов. Установлено, что для эжекторов с малым значением основного геометрического параметра F*первой ступени (25.30) «эффективное сечение», в котором скорость инжектируемого потока достигает скорости звука, расположено в средней части конфузора камеры смешения (параметр ц = 1,35.1,50). При этом степени сжатия уменьшаются от первой ступени к последней. У эжекторов с большим значением F* первой ступени (60.70) «эффективное сечение» расположено в цилиндрической части камеры смешения или близко к ней (параметр ц = 1,0...1,1), а степени сжатия увеличиваются от первой ступени к последней. Показано, что разные заводы-изготовители турбин придерживаются различного подхода к разработке эжекторов. Для конденсационных турбин выбирается подход с большим значением основного геометрического параметра эжектора первой ступени, а для теплофикационных — с малым.
4. По результатам численного моделирования газодинамики струйного аппарата эжектора предложено определять зону перехода от первого участка скачков уплотнений ко второму участку как «звуковая труба», в которой скачки уплотнений в рабочем потоке гасятся инжектируемым потоком. Длина «звуковой трубы» связана с осевым положением сопла. Предложено для уточнения методики расчета эжектора принимать постоянными диаметр струи рабочего потока от выходного сечения сопла до цилиндрической части камеры смешения; также принимаются одинаковыми значения статических давлений рабочего и инжектируемого потока в критическом «эффективном сечении».
5. С использованием выбранной базовой методики и результатов проведённых исследований разработана уточнённая методика конструкторского и поверочного расчётов многоступенчатого пароструйного эжектора.
6. На основе уточненной методики расчета и анализа конструктивных особенностей и недостатков серийных эжекторов рассчитан, разработан, изготовлен и установлен на ТЭС новый эжектор ЭПО-3-80 для турбины К-200-130 ЛМЗ с высокими присосами воздуха Пвозд = 120—130 кг/ч в ЧНД. Разработана расширенная схема измерений, позволяющая определять в том числе и газодинамическое сопротивление промежуточных охладителей. Рабочая характеристика эжектора сопоставлена с расчётной характеристикой и характеристиками других эжекторов. Показана высокая эффективность нового эжектора.
7. В результате проведённых исследований выявлен газодинамический эффект существенного изменения давления паровоздушной смеси в промежуточных охладителях эжектора. Давление паровоздушной смеси на выходе из охладителей уменьшается по сравнению с давлением на входе в охладитель на величину ДР = 1,0.4,0 кПа или увеличивается на величину ДР = 1,0...8,6 кПа. Предложена физико-математическая модель, описывающая эффект повышения давления как скачок давления в формируемой на входе в теплообменник двухфазной двухкомпонентной смеси. Полученные результаты обосновывают необходимость дальнейшего уточнения методики расчета многоступенчатых пароструйных эжекторов в части влияния газодинамических процессов в промежуточном охладителе на давление в следующей за ним ступени.
8. Применение нового эжектора позволяет получить существенный технико-экономический эффект при использовании его как в составе конденсационных, так и теплофикационных турбин с повышенными присосами воздуха в вакуумную систему. Максимальный экономический эффект для турбины К-200-130 составляет более 5 млн руб./год. Максимальный расчетный эффект для теплофикационной турбины Т-250/300-240 УТЗ, работающей в режиме с полностью за-крытой диафрагмой, составит до 630 тыс. руб. за отопительный период.
9. Перспективы дальнейшей разработки темы диссертационного исследования заключаются в следующем:
• исследование газодинамических процессов в струйных аппаратах эжекторов, направленное на совершенствование параметров функционирования эжекторов;
• уточнение методики расчёта многоступенчатых пароструйных эжекторов в части влияния газодинамических процессов в промежуточных охладителях на давление в следующих за ними ступенях;
• совершенствование конструкций многоступенчатых эжекторов для различных типов турбоустановок и условий эксплуатации.
Подобные работы
- СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ ПАРОСТРУЙНЫХ ЭЖЕКТОРОВ КОНДЕНСАЦИОННЫХ УСТАНОВОК ПАРОВЫХ ТУРБИН
Диссертации (РГБ), гидравлика. Язык работы: Русский. Цена: 4315 р. Год сдачи: 2018
Заказать работу
Заявка на оценку стоимости
Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы
Каталог работ (149577)
- Бакалаврская работа (38342)
- Диссертация (978)
- Магистерская диссертация (22138)
- Дипломные работы, ВКР (60355)
- Главы к дипломным работам (2138)
- Курсовые работы (10522)
- 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
