Пути совершенствования выхлопных патрубков энергетических паровых турбин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.12, кандидат технических наук Чусов, Сергей Ильич

• Чусов, Сергей Ильич
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Чусов, Сергей Ильич

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.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пути совершенствования выхлопных патрубков энергетических паровых турбин»

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 30-г50 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;

- увеличение габаритов патрубков современных мощных паровых турбин подчас невозможно по конструктивным и транспортным причинам;

- значительная неравномерность поля скоростей за последней ступенью иногда даже на расчетном режиме не позволяет рассчитывать на высокие коэффициенты восстановления энергии;

- сложность процессов в патрубке вызывает необходимость модельных и натурных экспериментов, что связано с значительными затратами.

По этим и многим другим причинам проектирование выхлопных патрубков связано с большими трудностями. Для патрубков отечественных паровых турбин ситуация осложняется еще и тем, что традиционная конструкция патрубка со встроенным подшипником ЦНД связана с необходимостью выреза в торцевой стенке крышки корпуса и увеличением угла подъема втулки. Кроме того, наличие встроенного подшипника заставляет увеличивать жесткость патрубка, применяя дополнительные силовые элементы. Все это приводит к тому, что коэффициент полных потерь для большинства турбин с подвальным расположением конденсатора даже на стадии проектирования больше единицы. Реальное же его значение еще выше.

В представленной работе сделана попытка в рамках нескольких широко используемых выхлопных патрубков мощных паровых турбин добиться диффузорного эффекта и улучшить структуру потока перед конденсатором за счет нескольких новых решений с поэтапной проверкой каждого из них.