Числове дослідження нерівномірності потоку в регулюючому відсіку нового типу циліндра високого тиску парової турбіни

Автори

Ю. А. Биков, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: bykow@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0001-7089-8993

А. В. Русанов, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: rusanov@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0003-1345-7010

В. Л. Швецов, Акціонерне товариство «Турбоатом» (61037, Україна, м. Харків, пр. Московський, 199), e-mail: shvetsov@turboatom.com.ua ORCID: 0000-0002-2384-1780

Анотація

Для удосконалення проточної частини регулюючого відсіку та поліпшення енергетичних показників в ІПМаш НАН України розроблено триступеневий регулювальний відсік нового типу для циліндра високого тиску (ЦВТ) парової турбіни К-325-23,5, у якому відсутня камера вирівнювання тиску. Для визначення ефективності газодинамічного удосконалення регулювального відсіку постала задача вивчення просторової структури турбулентного потоку. Для цього було проведено числове моделювання течії пари у режимі з урахуванням парціальності підведення та у номінальному режимі. Основною задачею проведеного числового моделювання було виявлення рівня колової нерівномірності газодинамічних параметрів у перших ступенях відсіку та на виході з нього. Просторові розрахунки течії пари в досліджуваних проточних частинах проводилися за допомогою програмного комплексу IPMFlow моделювання просторової турбулентної течії в турбомашинах, розробленого в ІПМаш НАН України. Проведено дослідження нерівномірності потоку пари за колом для режимів 100, 70 і 50% масової витрати пари. Режими 70 і 50% характеризуються двома закритими регулювальними клапанами з чотирьох, що відповідає 37% відкритих міжлопатевих каналів. Наведені результати і аналіз розрахунків трьох режимів у вигляді розподілів масової витрати і тиску в міжвінцевих зазорах і на виході з відсіку. На графіках добре видно, що нерівномірність питомої масової витрати зберігається до останнього ступеня, водночас нерівномірність тиску виявляється незначною для усіх розглянутих режимів. Аналіз результатів моделювання демонструє досить низьку нерівномірність газодинамічних параметрів пари на виході з регулюючого відсіку в режимах з парціальністю та незначну нерівномірність у номінальному режимі. Виходячи з отриманих результатів аналізу зроблено висновок щодо ефективності застосування нового регулювального відсіку ЦВТ під час модернізації парової турбіни К-325-23,5. Для впровадження нової конструкції регулювального відсіку доцільно подальше дослідження рівня нестаціонарних навантажень на лопатки ЦВТ.

Ключові слова: : числове моделювання, просторова течія, парова турбіна, регулювальний відсік, циліндр високого тиску.

Повний текст: завантажити PDF

Література

1. Щегляев А. В. Паровые турбины. Теория теплового процесса и конструкции турбин. М.: Энергоатомиздат, 1993. 416 c.
2. Бойко А. В., Усатый А. П., Авдеева Е. П. Численное исследование эффективности уравнительной камеры за регулирующей ступенью на разных режимах работы. Вестн. НТУ «ХПИ». Серия: Энергетические и теплотехнические процессы и оборудование. 2014. № 1 (1044). С. 6–11.
3. Русанов А. В., Косьянова А. И., Косьянов Д. Ю. Исследование структуры потока в регулирующем отсеке ЦВД паровой турбины К-325-23,5 на режиме парциальности 0,4. Авиац.-косм. техника и технология. 2015. № 9. С. 75–80.
4. Бойко А. В., Говорущенко Ю. Н., Усатый А. П. Оценка влияния межвенцового зазора на эффективность регулирующей ступени на переменном режиме. Вестн. НТУ «ХПИ». Серия: Энергетические и теплотехнические процессы и оборудование. 2012. Вып. 7. С. 49−53.
5. Русанов А. В., Ершов С. В. Математическое моделирование нестационарных газодинамических процессов в проточных частях турбомашин: монография. Харьков: ИПМаш НАН Украины, 2008. 275 с.
6. Menter F. R. Two-equation eddy viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA J. 1994. Vol. 32. No. 8. P. 1598–1605. https://doi.org/10.2514/3.12149.
7. Годунов С. К., Забродин А. В., Иванов М. Я. Численное решение многомерных задач газовой динамики. М.: Наука, 1976. 400 с.

Надійшла до редакції 22 травня 2020 р.