Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Турбомашины и турбоустановки

Диссертационная работа:

Готовцев Андрей Михайлович. Разработка и исследование систем стабилизации течения пара в выхлопных патрубках и выносных регулирующих клапанах паровых турбин : Дис. ... канд. техн. наук : 05.04.12 Москва, 2006 207 с. РГБ ОД, 61:06-5/2211

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 6

ГЛАВА 1

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ' 12

1.1 Краткий обзор работ, посвященных исследованиям выхлопных
патрубков паровых турбин 12

  1. Характер течения пара в выхлопном патрубке энергетической паровой турбины 15

  2. Факторы, влияющие на эффективность выхлопных патрубков 25

  1. Влияние относительных размеров патрубка 25

  2. Влияние входной закрутки потока 27

  3. Влияние неравномерности входного поля скоростей

и давлений 29

  1. Влияние входной влажности потока 34

  2. Влияние входной турбулентности потока 35

  3. Диффузорные системы выхлопных патрубков

паровых турбин 36

1.1.2.7 Влияние характерного времени патрубка 38

  1. Влияние противовихревых решеток на потери энергии 39

  2. Влияние противовихревых решеток на характер течения

и потери энергии в выхлопных патрубках паровых турбин 42

1.1.5 Анализ кризисных явлений в выхлопных патрубках 43

1.2 Краткий обзор работ, посвященных исследованию возмущающих

факторов в системе паровпуска паровых турбин 46

  1. Картина течения пара в регулирующих клапанах '. 53

  2. Течение в трубопроводных системах 65

1.2.3 Некоторые способы снижения потерь, обусловленных кривизной
канала 69

1.2.4 Вибрация системы регулирующий клапан - паропровод

- сопловая коробка ЦВД 72

1.3 Постановка задачи исследования 73

ГЛАВА 2

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ, МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
И ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ 75

  1. Описание воздушной аэродинамической трубы (ВАТ-1) 75

  2. Описание экспериментальной установки клапанов (ЭУК) 77

  3. Система измерений на установке ЭУК 78

  4. Экспериментальная модель

для исследования выхлопных патрубков 84

  1. Установка для исследования эффективности гашения пульсаций давления с помощью аэродинамических фильтров 87

  2. Методика экспериментального определения коэффициента

полных потерь энергии в выхлопных патрубках 90

2.6.1 Сравнение различных методов

определения коэффициентов полных потерь 90

2.6.2 Расходный метод определения коэффициентов

полных потерь энергии в выхлопных патрубках 93

2.6.3 Оценка погрешности измерения 98

2.7 Описание измерительного комплекса МИК-300М 103

  1. Прибор МИК-300М 103

  2. Усилитель заряда МР-07 108

  3. Используемые датчики 109

2.8 Описание приборов для измерения виброперемещений и пульсации
усилий на штоке 110

  1. Виброизмерительный прибор "Агат" 111

  2. Многофункциональный прибор «Handyscope-2» 113

ГЛАВА 3

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕР ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ВЫХЛОПНЫХ ПАТРУБКОВ ПАРОВЫХ ТУРБИН И ПУТИ СНИЖЕНИЯ
ВИБРАЦИИ ИХ КОРПУСОВ 116

3.1 Исследование бездиффузорных выхлопных патрубков 117

3.2 Результаты исследований бездиффузорных выхлопных патрубков с
противовихревыми решетками 126

3.3 Исследование диффузорных выхлопных патрубков 133

  1. Исследования диффузорных выхлопных патрубков при различном положении обвода диффузора относительно входного сечения 133

  2. Исследование влияния противовихревых решеток на характеристики диффузорных выхлопных патрубков 145

3.4 Влияние противовихревых решеток на пульсации давления в выходном
сечении выхлопного патрубка 150

ГЛАВА 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ
ПАРОВПУСКА ПАРОВЫХ ТУРБИН С ВЫНОСНЫМИ
РЕГУЛИРУЮЩИМИ КЛАПАНАМИ И НЕКОТОРЫЕ СПОСОБЫ
ПОВЫШЕНИЯ ВИБРАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ КЛАПАН-
ПАРОПРОВОД 156

4.1 Некоторые результаты исследований

вихрегасителей различного типа 157

4.2 Результаты исследований системы клапан-трубопровод 163

4.2.1 Влияние дискового вихрегасителя на вибрационное состояние
системы клапан-трубопровод при использовании диффузорного седла

с углом раскрытия а =10 164

4.2.2 Влияние вихрегасителя на вибрационное состояние системы
клапан-трубопровод при использовании диффузорного седла

с углом раскрытия 7 176

4.2.3 Влияние угла раскрытия диффузора на величину динамических сил
на штоке клапана при наличии в его конструкции

эффективных аэродинамических демпферов 178

4.3 Конструктивное выполнение аэродинамических фильтров 183

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 196

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 199

Введение к работе:

В настоящее время целесообразность работ по совершенствованию различных элементов паровых турбин не вызывает сомнения. Многолетний опыт эксплуатации турбоустановок свидетельствует, что до настоящего времени все еще имеются неиспользованные резервы повышения экономичности выхлопных патрубков и регулирующих клапанов, причем в ряде случаев указанные устройства не соответствуют необходимым требованиям надежности. В значительной степени снижение надежности происходит в результате возникновения больших пульсаций параметров потока в проточных частях патрубков, клапанов и связанных с ними паропроводов, а высокие гидравлические потери в указанных узлах турбины существенно ухудшают экономичность всей ПТУ.

В работе рассматривается вопрос активного воздействия на поток с помощью специальных устройств с целью снижения вибрации и потерь энергии в выхлопных патрубках и выносных регулирующих клапанах.

Актуальность темы диссертации

Регулирующие клапана и выхлопные патрубки существенным образом влияют как на экономичность, так и на показатели надежности паровых турбин. При этом указанные важнейшие показатели работы турбоустановок в значительной степени зависят от характера течения рабочих сред в тех или иных проточных частях.

Как в регулирующих клапанах, так и в выхлопных патрубках течение пара носит нестационарный характер с ярко выраженной вихревой структурой. Отмеченные особенности наиболее ярко проявляются в случае использования выносных регулирующих клапанов, связанных с сопловыми коробками турбины относительно длинными паропроводами с несколькими

7 последовательными поворотами на 90. В таких системах наблюдается очень высокий уровень пульсаций давления, что ведет в конечном счете к повышенной вибрации как самого регулирующего клапана, так и последующего паропровода.

Аналогичная картина имеет место и в выхлопных патрубках, где на пути от лопаток последней ступени до конденсатора пар движется по очень сложной проточной части и сворачивается в вихревые шнуры и крупные вихревые образования. В результате резко увеличиваются потери энергии, гидравлическое сопротивление, пульсации давления в потоке и вибрация корпуса патрубка. Последнее обстоятельство может привести к снижению вибрационной надежности ротора цилиндра низкого давления, так как на многих турбинах подшипники встроены непосредственно в корпус патрубка

цнд.

Приведенные соображения достаточно убедительно свидетельствуют об актуальности работы, призванной стабилизировать течение в выхлопных патрубках и выносных регулирующих клапанах и за счет этого снизить потери энергии и уровень вибрации рассматриваемых устройств паровых турбин.

Объекты исследования

Предметом исследования являются выхлопные патрубки, регулирующие клапана и паропроводы высокого давления, соединяющие выносные клапана с сопловыми коробками паровой турбины.

Цель диссертационной работы

Целью диссертационной работы является изучение влияния систем стабилизации течения на экономичность и вибрационное состояние выхлопных патрубков и систем регулирующий клапан - паропровод высокого давления. Для решения поставленной задачи необходимо:

провести анализ характера течения в проточных частях рассматриваемых элементов с целью определения причин их вибрации и высокого уровня пульсаций давления в рабочей среде;

разработать эффективные устройства (аэродинамические фильтры), способные путем воздействия на структуру потока снизить уровень вибрации, а в некоторых случаях и потери энергии;

провести сравнительные исследования аэродинамических фильтров;

получить достоверные опытные данные, позволяющие объективно оценить влияние аэродинамических фильтров на вибрационное состояние выхлопных патрубков, клапанов и паропроводов высокого давления, а также выяснить их влияние на потери энергии в указанных объектах исследования.

Методы исследований и достоверность полученных результатов

Достоверность представленных в диссертации результатов обеспечивалась использованием высокоточной современной измерительной аппаратуры, высокой повторяемостью опытных данных, применением общепринятых методик обработки экспериментальных данных и опытом эксплуатации натурного оборудования, где были использованы предлагаемые решения.

Научная новизна работы состоит:

- в проведении испытаний регулирующих клапанов совместно с
последующим паропроводом высокого давления;

в разработке и исследовании новых способов снижения вибрации паропроводов, регулирующих клапанов и выхлопных патрубков, основанных на активном аэродинамическом воздействии на поток рабочего тела в указанных объектах;

в сравнительной оценке эффективности патрубков путем тензометрирования усилий на задней стенке выхлопного патрубка.

9 Практическая ценность работы

Результаты, полученные в работе, могут быть использованы для снижения вибрации регулирующих клапанов, паропроводов высокого давления и выхлопных патрубков паровых турбин.

Полученные данные свидетельствуют, что в ряде случаев установка аэродинамических фильтров приводит также к снижению сопротивления как паропроводов высокого давления, так и выхлопных патрубков.

Результаты работы могут быть использованы при проектировании рассматриваемых узлов для новых турбин, а также для модернизации имеющихся.

Кроме того, разработанные новые способы аэродинамической защиты стенок трубопроводов от действия возмущенного потока, поступающего в них после регулирующих клапанов, способствуют повышению срока службы этих трубопроводов.

На защиту выносятся:

результаты исследования бездиффузорных и диффузорных выхлопных патрубков с противовихревыми решетками, установленными ниже горизонтального разъема, а так же влияние положения внешних обводов диффузоров относительно входного сечения на экономические показатели патрубков при наличии во входном сечении высокоскоростной струи;

результаты исследования влияния угла раскрытия диффузорных седел регулирующих клапанов на их вибрационное состояние;

результаты исследования вибрационного состояния системы регулирующий клапан - паропровод и исследования развития пульсаций давления в проточной части такой системы;

результаты исследования воздействия неравномерного поля скоростей на развитие пульсаций в конических диффузорах выхлопных патрубков и клапанов;

результаты исследований степени гашения пульсаций давления с помощью перфорированных и щелевых гасителей;

методика оценки эффективности выхлопных патрубков с помощью тензометрирования усилий на его торцевой стенке.

Аннотация диссертационной работы по главам

В первой главе рассматриваются предшествующие исследования, посвященные выхлопным патрубкам, регулирующим клапанам и течению в трубопроводах, которые соединяют эти клапана с сопловыми коробками паровых турбин. Показано, что поток пара в выхлопных патрубках носит ярко выраженный вихревой характер, существенно ухудшающий энергетические характеристики патрубка. Рассмотрены некоторые способы снижения интенсивности вихрей. Здесь же приводится и обзор работ, затрагивающих вопросы изучения структуры потока в клапанах и трубопроводах. Поток рабочего тела в проточных частях клапанов и трубопроводов характеризуется высокой степенью нестационарности и включает в себя интенсивные вихревые образования. Подробно рассмотрен механизм образования вихрей и вторичных течений из-за наличия в трубопроводе поворотных колен. По существу, до настоящего времени отсутствуют практические способы изменения характера течения в сложных трубопроводных системах, хотя во многих случаях именно от структуры потока зависит вибрационное состояние трубопроводов.

Во второй главе приводятся данные по экспериментальным установкам, на которых производились исследования средств стабилизации потока в выхлопных патрубках, клапанах и паропроводах высокого давления. Подробно описан расходный метод определения коэффициентов полных потерь патрубков, методы исследований средств стабилизации потока. Впервые для оценки аэродинамических качеств выхлопных патрубков использован метод тензометрирования. Приводятся описания систем измерений и приборного обеспечения, включающего в себя современные отечественные и зарубежные

11 измерительные приборы, а так же оценивается погрешность проводимых измерений.

В третьей главе содержатся результаты экспериментальных исследований диффузорных и бездиффузорных выхлопных патрубков как с противовихревыми решетками, так и без них. Показано, что путем установки этих решеток возможно снизить потери энергии в системе выхлопа паровой турбины. Приводятся данные по оптимизации расположения указанных решеток в патрубке с целью повышения его эффективности.

В четвертой главе представлены результаты исследований регулирующих клапанов совместно с последующими трубопроводами и рассмотрены способы повышения вибрационной надежности рассматриваемой системы за счет активного аэродинамического воздействия на поток. Исследования проводились на экспериментальных установках, одна из которых была создана специально для исследования гасителей пульсаций параметров потока (вихрегасителей), а другая представляла собой модель клапана, соединенного с последующим сложным трубопроводом. Это позволило определить рациональную конструкцию указанного гасителя, а так же рассмотреть его влияние на работу регулирующих клапанов. Описаны конструкции промышленных вихрегасителей, созданных для снижения уровня вибрации паропроводов паровых турбин.

В заключении приведены основные выводы по проделанной работе.

Все экспериментальные исследования в рамках данной работы выполнялись в газодинамической лаборатории кафедры Паровых и Газовых Турбин Московского Энергетического Института.

Подобные работы
Лунин Игорь Александрович
Исследование функционирования сетевых подогревателей теплофикационных турбин Т-250/300-240 и разработка системы их технической диагностики
Фичоряк Ольга Михайловна
Исследование и разработка способов повышения эффективности работы мощных теплофикационных турбин
Россихин Сергей Юрьевич
Разработка и исследование перфорированных экранов и их влияние на надежность и экономичность последних ступеней цилиндров низкого давления паровых турбин
Мосенжник Борис Юрьевич
Разработка и исследование конструкций направляющих аппаратов с устройствами для интенсификации дробления влаги в целях борьбы с эрозией рабочих лопаток последних ступеней мощных паровых турбин
Недошивина Татьяна Анатольевна
Разработка и совершенствование методов уравновешивания гибких роторов турбин на балансировочных станках
Хает Станислав Иосифович
Разработка и реализация элементов диагностического модуля для мониторинга состояния конденсационной установки паровой турбины
Жученко Лариса Александровна
Разработка, апробация и реализация методов повышения надежности и восстановления ресурса элементов проточной части паровых теплофикационных турбин
Степанов Виктор Александрович
Разработка и исследование методов и средств комплексной диагностики смазываемых узлов трения газотурбинных двигателей по параметрам продуктов износа в масле
Олейников Алексей Владимирович
Разработка и апробация комплексных методов вибрационного исследования и диагностики центробежных нагнетателей природного газа
Червяков Виталий Владимирович
Разработка и исследование систем стабилизации температурных режимов в экструдерах для производства химических волокон с применением микро-ЭВМ

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net