Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Систематизация математических зависимостей для оценки вентиляционных потерь мощности в осевой турбинной ступени, в цилиндре, в паровой турбине

В.М. НЕУЙМИН

Аннотация


В мировой практике паротурбостроения нашли применение десятки различных, как правило, эмпирических математических зависимостей (формул) для расчёта вентиляционных потерь мощности в осевой турбинной ступени. Формулы охватывают широкий спектр параметров, влияющих на величину вентиляционных потерь. Применительно к конкретным типам турбин наблюдается значительная погрешность расчётов относительно экспериментальных данных. Проведённый сравнительный анализ известных формул позволил сгруппировать зависимости должным образом и выявить границы их целесообразного применения, установить те из них, расчёты по которым приводят к минимальным погрешностям относительно экспериментальных данных, а также выявить формулу, которая может быть использована для определения вентиляционных разогревов. Интерес к вентиляционным режимам работы паровых турбин ТЭС вызван необходимостью повышения экономичности оборудования из-за возрастающей стоимости органического топлива и дальнейшего расширения комбинированной выработки электрической и тепловой энергии, связанной с решением проблемы перевода мощных теплофикационных турбин на трёхступенчатый подогрев сетевой воды, поисками рациональной эксплуатации ЦНД в периоды провалов графиков электрических нагрузок и реализацией специфических режимов эксплуатации, например, моторного режима, необходимостью обеспечения высокой манёвренности оборудования энергоблоков, ТЭС, энергообъединений в целом. При этом, в ряд первостепенных выдвигается проблема обеспечения систематической максимально глубокой разгрузки ТЭС в период ночного провала графика электрической нагрузки [1-3]; увеличения числа случаев вынужденной эксплуатации конденсационной установки с повышенным давлением [4, 5]. Снижение потерь тепла в конденсаторе и увеличение доли электроэнергии, вырабатываемой на тепловом потреблении - основное направление повышения эффективности работы теплофикационных турбин. Решение данной задач связано, в основном, с организацией наиболее экономичных режимов работы ЦНД паровых турбин. На режимах работы пуска-останова, холостого хода, аварийного сброса нагрузки, теплофикационном, моторном, горячего вращающегося резерва характеристики работы лопаточного аппарата ЦНД турбины всецело определяются воздействием вентиляционных явлений, возникающих и протекающих в проточной части цилиндра (вентиляционные потери мощности, вентиляционные разогревы [6], интенсивное возбуждение изгибно-крутильных аксиальных резонансных колебаний винтовым потоком рабочего пара, пульсирующим с частотой, равной частоте вращения вентиляционного потока в зазоре между диафрагмой и решёткой рабочих лопаток в диапазоне 0,560-0,572 от частоты вращения вала, вследствие регулярного воздействия неравномерности вращающегося вентиляционного потока путём попеременного растяжения и сжатия проходного сечения потока рабочего пара, и способных привести к поломке рабочих лопаток [7]).

Ключевые слова


mode; power; ventilation losses; formula; calculation; chamber geometry; blade; blade geometry; steam parameters; impact of rotating flow

Полный текст:

PDF

Литература


Шапиро Г. А. Эксплуатация турбины ПТ-60-130 ЛМЗ в беспаровом режиме / Г. А. Шапиро, Г. Д. Авруцкий, Ю. В. Захаров, М. А. Трубилов // Электрические станции. 1970. № 6. С. 32-35.

Мадоян А. А., Левченко Б. Н., Аракелян Э. К. Применение моторного режима на тепловых электрических станциях. /Мадоян А.А., Левченко Б.Н., Аракелян Э.К. и др: под ред. Мадояна А. А. - М.: Энергия, 1980. - 256 с.

Шапиро Г. А. Повышение эффективности работы ТЭЦ. - М.: Энергоиздат. 1981. - 200 с.

Неуймин В. М., Усачёв И. П., Скоробогатых В. И. Практический опыт эксплуатации турбины ПТ-140 без последней ступени // Теплоэнергетика. 2004. № 5. С. 31-35.

Баинберг Г. Д., Жученко Л. А. Эффективность эксплуатации турбин ПТ-135 и ПТ-140 без последней ступени части низкого давления и при наличии её диафрагмы // Теплоэнергетика. 2006. № 2. С. 28-30.

Неуймин В. М. Вентиляционные разогревы в паровой турбине: причины возникновения, метод расчёта, влияние потери мощности, саморегулируемое устройство охлаждения ЦНД турбины Т-250 // Энергетик. 2019. № 12. С. 31-41.

Неуймин В. М., Усачёв И. П. О факторе, вызывающем поломки рабочих лопаток последних ступеней ЦНД мощных паровых турбин ТЭЦ при эксплуатации на теплофикационном режиме // Надёжность и безопасность энергетики. 2009. № 1 (4). С. 43-45.

Киселёв Г. П. Работа турбины К-200-130 в условиях моторного режима. / Г. П. Киселёв, А. Е. Зарянкин, В. А. Ведяев и др. // Теплоэнергетика. 1977. № 1. С. 45-48.

Шапиро Г. А., Боков А. С. Режим работы турбины при использовании генератора в качестве синхронного компенсатора // Электрические станции. 1963. № 10.

Мадоян А. А., Кобзаренко Л. Н. Исследование работы турбины К-220-4,3 ХТЗ в моторном режиме // Теплоэнергетика. 2002. № 12. С. 29-34.

Шапиро Г. А. Исследование ЧНД турбины ПТ-60-130/13 при работе с уплотнённой регулирующей диафрагмой низкого давления / Г. А. Шапиро, В. А. Матвеенко, Ю. В. Нахман и др. // Теплоэнергетика. 1980. №2. С. 32-35.

Шапиро Г. А. Экспериментальное исследование потерь мощности на трение и вентиляцию в турбине УТМЗ Т-50-130. / Г. А. Шапиро, М. А. Трубилов, Ю. В. Захаров и др. // Теплоэнергетика. 1972. № 1. С. 63-66.

Шапиро Г. А. Экспериментальное определение потерь на трение и вентиляцию турбины ПТ-60-130/13 / Г. А. Шапиро, в Ю. В. Захаро, М. А. Трубилов и др. // Электрические станции. 1971. № 5. С. 24-28.

Stodola A. Dampf - und Dasturniben. - Berlin, 1924. P. 32.

- Lewicki E. Anwendung hoher Uberhitzung beim Betrieb von Dampfturbinen // Forsch. Ing.Wessen. 1904. № 12.

Jasinski W. Ventilationsverluste in Dampfturbinen mit teilweiser. Deaufschlagung // Forsch. Ing. Wesen. 1909. № 67.

Яновский М. И. Теория и тепловые расчёты морских паровых турбин. - М.-Л.: Военмориздат, 1941. - 347 с.

Kearton W. J. Steam Turbine. Theory and Practice. Third edition. - London: Pitman, 1931. - 515 р.

Цитеман К. Расчёт и конструкция паровых турбин. - М.-Л.: Энергоиздат, 1933. - 428 с.

Kearton W. J. Steam Turbine. Theory and Practice. Third edition. - London: Pitman, 1958.

Шубович С. И. Экспериментальное исследование потерь трения и вентиляции в турбинной ступени // Известия ТПИ, т. 75. 1954. С. 310-330.

Флюгель Г. Паровые турбины. - М.-Л.: ГОНТИ НКТП СССР, 1939. - 254 с.

Васильев В. К. Теория судовых турбин. - М.: Судпромгиз, 1955. - 487 с.

Кириллов И. И. Теория турбомашин. - Л.: Машиностроение, 1972. - 536 с.

Моисеев А. А. Судовые паровые турбины. - М.: Морской транспорт, 1958. - 464 с.

Самойлович Г. С., Трояновский Б. М. Переменный режим работы паровых турбин. - М.-Л.: ГЭИ, 1955. - 280 с.

Чупирев Д. А. Проектирование и тепловые расчёты стационарных паровых турбин. - К.-М. Машгиз, 1953. - 191 с.

Быченков С. А. Исследование облопачивания турбин НЗЛ / С. А. Быченков, Г. А. Зальф, В. В. Звягинцев, Л. А. Кузнецов // Энергомашиностроение. 1956. № 10.

Дорфман Л. А. Исследование натурных ступеней паровых турбин с полным и парциальным подводом // Энергомашиностроение. 1956, № 10. С. 18-20.

Абианц В. Х. Теория газовых турбин реактивных двигателей. - М.: Машиностроение, 1965. 312 с.

Доброхотов В. Д. Исследование потерь энергии в связи с парциальным подводом в ступени скорости // ИВУЗ. Энергетика. 1959. № 8.

Качуринер Ю. Я. Испытание двухвенечной ступени скорости типа КС-1Б // Энергомашиностроение. 1960. № 9.

Курзон А. Г. Теория судовых паровых и газовых турбин. - Л.: Судостроение, 1970. - 592 с.

Матвеев Г. А., Манасян Ю. Г. К вопросу определения потерь на трение и вентиляцию рабочего колеса турбины // Судостроение. 1957. № 6.

Марков Н. М. Исследования проточной части турбин. - М.-Л.: Машгиз, 1958. - 127 с.

Марков Н. М. Теория и расчёт турбинных ступеней. - М.-Л.: Машгиз, 1963. - 155 с.

Марков Н. М., Терентьев И. К. Вентиляционные потери турбинного диска при наличии перепада давлений в рабочей среде // ИВУЗ. Энергетика. 1961, № 12.

Марков Н. М. Расчёт вентиляционных потерь при парциальном подводе пара в ступенях давления паровых турбин // Труды ЦКТИ. 1966. Вып. 70.

Терентьев И. К. Потери на трение и вентиляцию рабочих колёс турбин // ИВУЗ. Энергетика. 1959. № 7. С.74-79.

Терентьев И. К. Вентиляционные потери турбинных ступеней. ЦКТИ. Информационное письмо № 5-61. - Л., 1961. - 11 с.

Межерицкий А. Д. Вентиляционные потери в турбинной ступени // Энергомашиностроение. 1962, № 6. С. 29-32.

Межерицкий А. Д. Вентиляционные потери в газовых турбинах заднего хода // Труды ЦНИИМФ. 1961, вып. 34. С. 39- 61.

Межерицкий А. Д. К вопросу о рациональном проектировании турбин заднего хода // Судостроение. 1961. № 11. С. 24-28.

Шальман Ю. М. Исследование вентиляционных потерь в газовых турбинах. В сб. Силовые установки вертолётов. - М.: Оборонгиз, 1959. С. 18-47.

Траупель В. Паровые турбомашины. - М.-Л.: ГЭИ, 1961. - 344 с.

Suter P., Тraupel W. Untersuchungen uber den Ventilutions-verlust von Turbinenr3dern // Mittei-jungen aus dem Institut furThermsche Turbomaschinen (Zurich). 1959. № 4.

Ecker R. Last L, P. Blades for Large steam Turbines // Prace Inst. masz. Przepiw. 1969. № 42-44.

Шапиро А. Г., Боков А. С. Режим работы турбины при использовании генератора в качестве синхронного компенсатора // Электрические станции. 1963. № 10.

Шапиро Г. А. Экспериментальное определение потерь на трение и вентиляцию турбины ПТ-60-130/13 / Г. А. Шапиро, Ю. В. Захаров, М. А. и др. // Электрические станции. 1971. № 5. С. 24-28.

Шапиро Г. А. Определение экономичности работы турбины Т-50-130 с трёхступенчатым подогревом сетевой воды / Г. А. Шапиро, М. А. Трубилов, Ю. В. Захаров и др. // Теплоэнергетика. 1971. № 11.

Шапиро Г. А. Экспериментальное исследование потерь мощности на трение и вентиляцию в турбине УТМЗ Т-50-130 / Г. А. Шапиро, М. А Трубилов., Ю. В. Захаров и др. // Теплоэнергетика. 1972. № 1.

Галицкий Н. Ф. К вопросу о реверсе и заднем ходе в мощных судовых газотурбинных установках // Труды ЛКИ. 1959. Вып. 2.

Галицкий Н. Ф. Исследование потерь трения и вентиляции в одиночном рабочем венце турбины. - Тр. ЛКИ, 1962, вып. 35.

Галицкий Н. Ф. Исследование потерь трения и вентиляции в осевом турбинном венце при полном двухстороннем прикрытии кольцевыми щитками // Труды ЛКИ. 1962, вып. 38.

Галицкий Н. Ф. Экспериментальное исследование потерь трения и вентиляции в осевом турбинном венце при одностороннем прикрытии кольцевым щитком // Труды ЛКИ. 1964, вып. 44.

Галицкий Н. Ф. Экспериментальное исследование потерь трения и вентиляции в осевом турбинном венце при частичном двустороннем прикрытии // Труды ЛКИ. 1964, вып. 44.

Галицкий Н. Ф. О снижении потерь газовых турбин заднего хода в сочетании с органами переключения газа // Судостроение. 1967. № 8. С. 25-27.

Галицкий Н. Ф. Возможные показатели реверсивных судовых газовых турбин с двухъярусным облопачиванием, с поворотными сопловыми и спрямляющими лопатками // Труды ЦКТИ. 1968, вып. 61.

Галицкий Н. Ф. Некоторые формулы для определения мощности трения и вентиляции в турбинных ступенях // Труды ЛКИ. 1971, вып. 73.

Быстрицкий Л. Н. Анализ расчётных зависимостей для определения вентиляционных потерь в турбинных ступенях. / Л. Н. Быстрицкий, В. Н. Голощапов, В. И. Касилов и др. // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2006. № 1/2 (19). С. 183-189.

Малорасходные режимы ЦНД турбины Т-250/300-240. / Под общ. ред. В. А. Хаимова. - СПб.: БХВ-Петербург, 2007. - 240 с.

Неуймин В. М. Методы оценки вентиляционных потерь мощности в ступенях паровых турбин ТЭС // Теплоэнергетика. 2014. № 10. С. 73-80.

Неуймин В. М. Высокоточный метод расчёта вентиляционных потерь мощности в осевой турбинной ступени, в группе ступеней, в паровой турбине // Энергетик. 2020. №10. С. 31-43.

Матвеенко В. А., Агафонов В. Н. Особенности работы ЦНД паровых турбин на малорасходных режимах. Обзорная информация. Сер. Энергетическое машиностроение. - М.: НИИЭинформэнергомаш, 1984, вып. 12. - 54 с.

Усачёв И. П., Неуймин В. М., Тихомиров А. Н. Расчёт и анализ установившихся режимов ЦНД паровых турбин // Энергомашиностроение. 1976. № 10. С. 11-13.

Хаазе Р. Термодинамика необратимых процессов. - М.: Мир, 1967. - 544 с.

Котляр И. В., Кончаков Е. И. Универсальный метод расчёта потерь на вентиляцию в парциальной турбинной ступени / В респ. межвед. сб. Энергетическое машиностроение. 1983, вып. 35. С. 51-60.

Щегляев А. В. Паровые турбины. - М.: Энергия, 1976. - 368 с., с илл.

Емин О. Н., Лысенко Г. Н. Приближённый метод расчёта характеристик ступени турбины в области глубоконерасчётных режимов // Теплоэнергетика. 1973. № 3.

Зальф Г. А., Звягинцев В. В. Тепловой расчёт паровых турбин. ГНТИ. - М-Л.: Машгиз [Ленинградское отделение], 1961. - 291 с.

Пономарёв В. Н. Исследование работы турбинной ступени на частичных нагрузках // Энегомашиностроение. 1976. № 2. С. 11-13.

Межерицкий А. Д. Турбокомпрессоры судовых дизелей. - Л.: Судостроение, 1971. - 192 с.

Кобзаренко Л. Н. Исследование экономичности и надёжности турбоустановки К-200-130 при эксплуатации их для регулирования графика электрической нагрузки / Дис. канд. техн. наук. - М.: МЭИ, 1978.

Пшеничный В. Д., Харламов Е. Г. Машиностроение и металлургия Кировского завода. - Л.: Машиностроение, 1970. С. 250-260.

Котляр И. В., Кузнецов Ю. П., Чуваков А. Б. Метод детального расчёта потерь на вентиляцию в парциальной турбинной ступени // Известия вузов. Энергетика. 1993. № 11-12. С. 101-104.

Карницкий Н. Б. Синтез надёжности и экономичности теплоэнергетического оборудования ТЭС. - М.: ВУЗ-ЮНИТИ, 1999. - 224 с.

Балабанович В. К. Совершенствование схем и режимов работы теплофикационных паротурбинных установок. - М.: ПолиБиг, 2000. - 189 с.

Аракелян Э. К., Старшинов В. А. Повышение экономичности и манёвренности оборудования тепловых электростанций. - М.: Изд-во МЭИ, 1993. - 326 с.

Ильин Е. Т., Тараканов С. В. Потери мощности на трение и вентиляцию при работе К-200-130 в малорасходных и моторном режимах // Труды МЭИ. Тематич. сб. "Разработки высокоэффективного энергетического оборудования". 1984, вып. 623. С. 121-127.




DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2021.79.44.004

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© 1998 – 2023 НТФ «Энергопрогресс»


Адрес редакции:
129090, г. Москва, ул. Щепкина, д. 8
Телефон: +7 495 234-74-21
E-mail: energetick@mail.ru, energetik@energy-journals.ru

 

Наши партнеры

                

Выставки: