Исследования и одномерная оптимизация проточной части свободных силовых турбин с регулируемой первой ступенью приводных ГТУ и ГТД тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.12, кандидат технических наук Комаров, Олег Вячеславович

• Комаров, Олег Вячеславович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Комаров, Олег Вячеславович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Сложившаяся оценка влияния основных геометрических, кинематических и термодинамических параметров ступеней силовой турбины на ее КПД

1.2. Некоторые конструктивные особенности современных свободных силовых турбин

1.3. Эффективность использования регулируемого соплового аппарата в свободной силовой турбине

1.4. Постановка задач исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА УТОЧНЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИЛОВОЙ ТУРБИНЫ С ЦЕЛЬЮ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СТУПЕНЕЙ

2.1. Математическая модель. Выбор основных параметров математической модели ССТ

2.2. Разработка математической модели ступени ССТ

2.3. Исследование влияния коэффициентов расхода и нагрузки на КПД ступени свободной силовой турбины

2.4. Исследование влияния угла сс{ и кинематической степени реактивности р на КПД ступени ССТ

Выводы по главе

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМОГО СОПЛОВОГО АППАРАТА В СИЛОВОЙ ТУРБИНЕ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАПАЗОНОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГТУ И ГТД ПОВОРОТОМ ЛОПАТОК РСА

3.1. Регулируемый сопловой аппарат силовой турбины, как дополнительный регулирующий орган в ГТУ и ГТД

3.2. Выбор числа регулируемых ступеней в многоступенчатой СТ

3.3. Разработка метода расчета КПД ступени силовой турбины с РСА и регулируемой СТ, состоящей из регулируемой и нерегулируемых ступеней

3.4. Исследование влияния поворота лопаток РСА на КПД регулируемой ступени

3.5. Перераспределение теплоперепадов и степеней понижения давления при повороте лопаток СА. Определение диапазонов регулирования при использовании РСА 88 Выводы по главе

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ГТУ С РЕГУЛИРУЕМЫМ СОПЛОВЫМ АППАРАТОМ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ. ОЦЕНКА ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РСА ПЕРВОЙ СТУПЕНИ СТ ДЛЯ РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ГТУ И БИНАРНЫХ ПГУ

4.1. Экспериментальные исследования ГТУ PGT-10 с регулируемым сопловым аппаратом СТ в условиях эксплуатации

4.2. Возможности повышения эффективности регенеративных ГТУ за счет применения регулируемой ступени силовой турбины

4.3. Возможности повышения эффективности сложных энергетических установок созданных на базе газотурбинного привода с РСА

Выводы по главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследования и одномерная оптимизация проточной части свободных силовых турбин с регулируемой первой ступенью приводных ГТУ и ГТД»

Парк стационарных ГТУ и ГТД транспортного типа на российских газопроводах по состоянию на начало 2005 года превышает 4000 единиц суммарной мощностью более 35 тыс. МВт. Расширяется применение ГТД с силовыми турбинами (СТ) в локальных энергетических установках.

Как правило, на линейных компрессорных станциях, на головных сооружениях газопроводов и на станциях подземного хранения газа, где используются компрессорные машины - центробежные нагнетатели, они приводятся силовыми турбинами стационарных ГТУ или транспортных ГТД.

Первые силовые турбины газоперекачивающих агрегатов были преимущественно одноступенчатыми, затем по мере распространения ГТУ и ГТД с повышенной степенью сжатия число ступеней в СТ увеличилось вначале до двух, а в некоторых двигателях до трех и даже четырех.

Но только в силовых турбинах конструкции фирм "Дженерал Электрик", "Вестингауз" и "Нуово Пиньоне" имеется регулируемый сопловой аппарат, который используется для регулирования двигателя - он поддерживает постоянным частоту вращения компрессорного вала, обеспечивая тем самым более высокую мощность в летнее время и при снижении КПД турбомашин вследствие эксплуатационных воздействий. Вместе с тем при модернизации импортных ГТУ - переводе их на регенеративный цикл - не было реализовано важное преимущество регулируемых силовых турбин, - возможность перевода ГТУ на программу управления с постоянной температурой за турбиной Тт = const 5 т.е. оптимизации системы управления. Для этого требовалась модернизация системы автоматического регулирования и изменение работы входного направляющего аппарата первой ступени осевого компрессора.

Однако регенерация теплоты - главный резерв повышения эффективности ГТУ стационарного типа — дает максимальный эффект при использовании регулируемых силовых турбин с реализацией программы управления Тт = const.

В климатических условиях средней полосы России такая программа управления обеспечивает около четырех процентов экономии топлива.

При развитии децентрализованной теплоэнергетики важную роль стали играть конвертированные авиационные и судовые ГТД, которые при мощности 16.25 МВт могут выполняться с использованием теплоты уходящих газов в котлах-утилизаторах с выработкой электрической мощности с помощью паровых турбин. Электрогенератор таких двигателей приводится также свободными силовыми турбинами или непосредственно или через редуктор.

При неполных нагрузках и в холодное время года становится очень важным поддерживать расчетную температуру за турбиной. Иначе приходится снижать параметры пара перед паровой турбиной, чтобы избежать повышенной влажности в хвостовой части турбины и эрозионного повреждения лопаток.

И здесь на помощь приходит регулируемый сопловой аппарат силовой турбины. Воздействуя на поворотные сопла, можно держать повышенную температуру за газовой турбиной и избежать работы на скользящих параметрах пара.

Другой областью, где важно выдерживать постоянную температуру газа за турбиной, является применение ГТД в технологических процессах с соблюдением Т = const.

Вместе с тем, применение поворотных лопаток в первой ступени силовой турбины позволяет в энергетических ГТД более эффективно использовать схемы STIG с добавлением пара из котла-утилизатора в зону камеры сгорания. При таких схемах ограничения в подаче пара вызываются увеличением работы турбин и повышением частоты вращения газогенератора. Прикрытие лопаток на входе в СТ позволяет подавать больший расход пара и увеличить как электрическую мощность, так и эффективный КПД.

И при обычных схемах (без добавления пара) целесообразно прикрывать сопловые лопатки СТ в холодное время года и при неполных нагрузках с целью выдерживания постоянных оборотов КНД, а регулирование расхода воздуха с целью поддержания постоянной температуры за турбиной осуществлять прикрытием лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) компрессора.

Одной из причин отсутствия регулируемого соплового аппарата (РСА) в СТ энергетических и газотранспортных ГТД является мнение о повышенной сложности механизма поворота от сервопривода к поворотным лопаткам и ненадежной работы таких лопаток. Вместе с тем имеется обширный положительный опыт применения РСА при температуре газа перед СТ выше 650°С при высокой надежности и эффективности регулируемой ступени в приводных ГТУ конструкции фирм "Дженерал Электрик" и "Нуово Пиньоне".

Другой причиной отказа от применения РСА в силовых турбинах ГТД является мнение о пониженной эффективности регулируемых ступеней осевых турбин вследствие вызывающих дополнительные потери углов атаки рабочих лопаток, изменения осевых межвенцовых и радиальных зазоров в РСА. Однако практика эксплуатации таких ступеней в ГПА на компрессорных станциях газопроводов (MS5002, PGT-10) не подтверждает этого.

При надлежащем выборе геометрических и газодинамических параметров регулируемых ступеней и соответствующей конструкции (со сферическими меридиональными обводами и подпружиненными сопловыми лопатками для ликвидации радиальных зазоров) они обеспечивают высокую эффективность, что подтверждается многочисленными их испытаниями и расчетными исследованиями.

Более глубокое ознакомление с параметрами турбинных ступеней средней веерности, а именно из них выполняются силовые турбины, выявило большие резервы в повышении эффективности таких ступеней.

Цель работы

1. На основе математического моделирования выявить возможности повышения внутренних КПД турбинных ступеней средней веерности приводных ГТУ и ГТД и, в частности, регулируемых ступеней, работающих при переменных углах обтекания.

2. Исследовать эффективность применения силовых турбин с регулируемой первой ступенью в ГТУ регенеративного цикла и ГТД простого цикла в составе бинарных ПГУ. Провести испытания натурных ГТУ с регулируемыми ступенями силовых турбин с целью экспериментальной проверки результатов, полученных методами численного моделирования.

Научная новизна

Разработана математическая модель проточной части свободной силовой турбины с регулируемым сопловым аппаратом (РСА) в первой ступени, с использованием которой показаны возможности достижения максимальных внутренних КПД ступеней осевых турбин средней веерности при различных значениях коэффициентов расхода и нагрузки с учетом изменения степени реактивности в одномерной постановке.

Уточнена математическая модель регулируемой турбинной ступени, что делает возможным ее использование при проектировании регулируемых ступеней новых осевых турбин. Установлено влияние геометрических параметров, в частности, угла ссх, во взаимосвязи с кинематическими параметрами ступени на возможно достижимые значения КПД регулируемых ступеней. it

Предложен метод учёта перераспределения работы расширения продуктов сгорания между газогенератором и силовой турбиной при использовании РСА.

Показано, что если управление ГТД с регулируемым сопловым аппаратом силовой турбины выполнять в основном в направлении прикрытия РСА на характерных режимах, то при использовании такого ГТД будет наблюдаться не снижение, а повышение КПД регулируемой ступени и всей турбины.

Практическая значимость

Показано, что для получения высоких значений мощностного КПД турбинных ступеней свободных турбин приводных ГТУ и ГТД необходимо ограничение коэффициента нагрузки диапазоном 1,1. 1,5.

Установлено, что предпочтительный диапазон номинальных значений угла выхода из соплового аппарата для ступеней средней верности на среднем диаметре составляет 15. 17° при ограничении величины коэффициента расхода са < 0,5 .

Уточнена взаимосвязь между геометрическими параметрами, коэффициентом расхода и оптимальной степенью реактивности регулируемой ступени силовой турбины.

Показано, что параметры регулируемой ступени следует выбирать с таким расчетом, чтобы в процессе управления ГТД поворотом лопаток соплового аппарата преобладали режимы, при которых проходное сечение за РСА уменьшалось, вплоть до достижения минимального положительного значения степени реактивности рк в корне ступени.

Разработанная математическая модель силовой турбины с РСА первой ступени может использоваться для оценки экономичности ступени на среднем диаметре в широком диапазоне регулирования.

Автор защищает следующие положения

1. Уточненную математическую модель проточной части свободной силовой турбины с регулируемой первой ступенью.

2. Зависимости, позволяющие уточнить взаимосвязь значений максимально достижимых КПД ступеней осевых турбин средней веерности со степенью реактивности и коэффициентом нагрузки ступеней при различных коэффициентах расхода.

3. Возможность достижения высокой эффективности проточной части свободной силовой турбины, состоящей из регулируемой и нерегулируемых ступеней.

4. Необходимость учета первостепенного влияния геометрического угла ах на возможно достижимые значения КПД ступеней при их различных геометрических и кинематических параметрах.

5. Взаимосвязь КПД регулируемой осевой турбинной ступени с углом поворота сопловых лопаток при различных геометрических и кинематических параметрах.

6. Необходимость учета при проектировании положения о том, что если ГТД с регулируемым сопловым аппаратом силовой турбины выполнить с преобладанием режимов прикрытия РСЛ на характерных режимах, то при использовании такого ГТД будет наблюдаться не снижение, а повышение КПД регулируемой ступени и всей турбины. 7. Взаимосвязь изменения площади выхода регулируемой ступени со степенью расширения ступени и достижимыми КПД при различных геометрических и кинематических параметрах.

Апробация работы

Основные положения и материалы диссертационной работы докладывались на следующих симпозиумах, конференциях и научно-технических сессиях:

• XLVIII научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин. РАН. Рыбинск. 25-26 сентября 2001 г.;

• I отчетная конференция молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ

- УПИ. Екатеринбург. 2001 г.;

• II отчетная конференция молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ

- УПИ. Екатеринбург. 2002 г.;

• L научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин. РАН. Санкт-Петербург. 17-18 июня 2003 г.;

• XXIV Российская школа по проблемам науки и технологий. Миасс. 22-24 июня 2004 г.;

• LI научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин. РАН. Уфа. 21-23 сентября 2004 г.;

• Третья международная научно-практическая конференция Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук им. A.M. Прохорова. Екатеринбург. 28-29 октября 2004 г.;

• XII Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция "Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели". Москва. 22-24 ноября 2004 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 16 работ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка. Общий объем диссертации 141 страница, в том числе 49 рисунков, 1 таблица. Библиографический список включает 75 наименований.

Заключение диссертации по теме «Турбомашины и комбинированные турбоустановки», Комаров, Олег Вячеславович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ

В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Комаров О.В. К оптимизации выбора коэффициентов расхода и нагрузки ступеней ССТ ГТУ / О.В. Комаров // Научные труды Первой отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Екатеринбург, 2001.

2. Васин О. Варианты конструкции свободной силовой турбины ГТУ / О. Васин, О. Комаров, Б. Ревзин // Газотурбинные технологии. 2002. №1. С.20-24.

3. Васин О.Е. О выборе конструкции свободной силовой турбины для газотурбинных ГПА / О.Е. Васин, Б.С. Ревзин, А.В. Тарасов, О.В. Комаров // Тяжелое машиностроение. 2002. №2. С.49-50.

4. Ревзин Б.С. К оптимизации ступеней свободных силовых турбин газоперекачивающих агрегатов / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров // Турбины и компрессоры. 2002. № 3,4 (22, 23). С.13-15.

5. Комаров О.В. К оптимизации геометрических и кинематических параметров ступеней осевых турбин / О.В. Комаров // Научные труды Второй отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Екатеринбург, 2002.

6. Ревзин Б.С. Об эффективности ступеней регулируемых осевых газовых турбин / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров // Международная научно-практическая конференция "Совершенствование турбоустановок методами математического и физического моделирования": Сб. науч. трудов / Редкол.: Ю.М. Мацевитый (отв. ред.) [и др.] Харьков: Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного НАН Украины, 2003. T.l. С.302-305.

7. Ревзин Б.С. Об эффективности проточной части свободной силовой турбины, состоящей из регулируемой и нерегулируемых ступеней / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров // Турбины и компрессоры. 2003. № 1,2 (22, 23). С.23-26.

8. Комаров О.В. Влияние геометрических и кинематических параметров ступеней энергетических газовых турбин на их эффективность / О.В. Комаров, Б.С. Ревзин // Тез. докл. L научно-технической сессии по проблемам газовых турбин, 17-18 июня 2003 г. СПб., 2003. С.69.

9. Ревзин Б.С. К оптимизации параметров регулируемых ступеней свободных силовых турбин / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров // Турбины и компрессоры. 2004. №1 (26,27). С. 13-15.

Ю.Комаров О.В. Возможности повышения эффективности ступеней осевых газовых турбин / О.В. Комаров, Б.С. Ревзин // Труды третьей международной научно-практической конференции Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук им. A.M. Прохорова / под ред. В.Г. Лисиенко. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. №15 (45). 4.2. С.67-70.

11. Бродов Ю.М. Повышение экономических показателей двухвальных ГТУ и теплофикационных ГТД за счет использования регулируемых направляющих лопаток / Ю.М. Бродов, Б.С. Ревзин, А.В. Рожков, О.В. Комаров, А.В. Скороходов // Тез. докл. XXIV Российской школы по проблемам науки и технологий, посвященной 80-летию со дня рождения академика В.П. Макеева, 22-24 июня 2004 г. Миасс-Екатеринбург: УрО РАН, 2004. С.234-236.

12. Ревзин Б.С. Некоторые сравнительные показатели энергетических и теплофикационных ГТД, как со свободной силовой турбиной, так и блокированных / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров, А.В. Рожков // LI научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин: тез. докл. / под науч. ред. Г.Г. Ольховского, 21-23 сент. 2004 г. Москва-Уфа: ОАО "ВТИ", 2004. С.113-115.

13. Комаров О.В. Особенности регулирования ГТУ поворотом лопаток соплового аппарата в силовой турбине / О.В. Комаров // XII Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция "Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели": тез. докл., 24-26 ноября 2004 г. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. С.81-82.

14. Ревзин Б.С. Экономический эффект в двух- и трехвальных ГТУ от поддержания постоянной температуры за свободной силовой турбиной / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров, А.В. Рожков //

XII Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция "Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели": тез. докл., 24-26 ноября 2004 г. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. С.47-49.

15. Ревзин Б.С. Обеспечение переменных режимов двигателей с регулируемой свободной турбиной и блокированных ГТД / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров, А.В. Рожков // Газотурбинные технологии. 2005. №2. С.32-34.

16.Комаров О.В. Об эффективности применения регулируемых силовых турбин в ГТУ и ГТД регенеративного и простого циклов / О.В. Комаров, Б.С. Ревзин, Ю.М. Бродов // Теплоэнергетика. 2006. №2. С.73-77 (принята к печати).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для всех этапов проектирования ступеней турбин: одномерный расчет, проектирование по радиусу (уровень 2D), пространственное проектирование с учетом вязкости, турбулентности и нестационарности потока (3D), исходным является одномерное проектирование и оптимизация элементарных ступеней. Ему и посвящена настоящая работа, как определяющая для силовых турбин с регулируемым сопловым аппаратом первой ступени, и по результатам которой можно сделать следующие выводы:

1. Получено уточненное выражение для всех видов КПД ступени средней веерности, учитывающее большее число факторов в их взаимосвязи, чем ранее предложенные и используемые. По разработанной математической модели выполнено так называемое численное моделирование, результаты которого приведены графически. Такие зависимости в представленном виде ранее отсутствовали. В частности установлено: для регулируемой ступени средней веерности силовой турбины стационарной ГТУ или транспортного ГТД при достижимых значениях коэффициентов скорости (р к Ц/ уменьшение угла ссх на несколько градусов в диапазоне ^=15.25° вызывает на среднем диаметре этой ступени рост внутренних КПД до

1,0.2,5% при соответствующем изменении Рср, са, ju и других характерных параметров. Если ГТД с регулируемым сопловым аппаратом выполнить с преобладанием режимов прикрытия РСА на характерных режимах, то при использовании такого ГТД будет наблюдаться не снижение, а повышение КПД регулируемой ступени и всей турбины.

2. Связь между геометрическими параметрами ступеней и коэффициентом расхода cai обеспечивающая максимальные значения КПД, может быть выражена са= f(a{,pcp,ju) или графически:

Са 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2

15 17 19 21 23 25 а х , град

Область оптимальных значений характеристических параметров ступени в пределах угла #i=150.25°

I . '""'l область оптимальных значений нижняя граница области при р =0,5

3. Разработан метод расчета КПД ступени силовой турбины с РСА, регулируемой многоступенчатой СТ, состоящей из одной (первой) регулируемой и нерегулируемых ступеней, и ступеней турбины газогенератора при повороте сопловых лопаток первой ступени ССТ.

4. Из анализа результатов расчетного исследования по влиянию поворота лопаток РСА на КПД регулируемой ступени следует, что на эффективность использования РСА в силовой турбине значительное влияние оказывает выбор основных кинематических, геометрических и газодинамических параметров ступени на номинальном режиме, производить который можно на основе уточненной математической модели СТ и результатов исследования, изложенных в настоящей работе. Установлено, что первостепенное значение для обеспечения высоких значений КПД на номинальном режиме (^са=1>0) и при повороте лопаток РСА (-^ca^UO) имеет выбор расчетного угла выхода потока из СА <210, величину которого рекомендуется выбирать в пределах 15. 17°. Влияние же остальных рассмотренных параметров - са t ц} р - на динамику изменения трех видов КПД ступени Ли , и Ли при регулировании менее существенно и при выборе их значений следует руководствоваться рекомендациями сформулированными в рамках настоящей работы (главе 2). 5. Установлено, что уменьшение проходного сечения за РСА (прикрытии сопловых лопаток) до 10% приводит к росту всех трех видов КПД в пределах 1% из-за благоприятного влияния изменившейся кинематики потока. Дальнейшее прикрытие сопел (до FCA =0,8) сопровождается незначительным снижением КПД. Раскрытие лопаток РСА до значений FCA =1,1 приводит к умеренному падению КПД регулируемой ступени. При большем раскрытии РСА эффективность работы ступени снижается более существенно. Поэтому параметры регулируемой ступени следует выбирать с таким расчетом, чтобы в процессе управления ГТД проходное сечение соплового аппарата в основном уменьшалось вплоть до достижения минимального положительного значения рк в корне ступени. Или иначе: в расчетных условиях должны быть приняты небольшие отрицательные углы атаки рабочих лопаток, не вызывающие снижения КПД.

6. Определены диапазоны регулирования ГТД поворотом лопаток РСА, при которых эффективность работы ССТ достаточно высока (снижение мощностного КПД не превышает 1.2%), с учетом изменения степени понижения давления и перераспределения работы расширения газа в силовой турбине и турбине газогенератора. В зависимости от программы управления установкой и уровня скоростей в ступенях рекомендуется ограничиваться изменением FCA в пределах 10.20%, как при раскрытии РСА, так и в противоположном направлении. Причем максимальный положительный эффект зависит от преобладания режимов прикрытия лопаток.

7. В связи с выдвинутыми на основе расчетных исследований, проведенных в соответствии с разработанной математической моделью силовой турбины с регулируемой первой ступенью, рекомендациями по повышению экономичности СТ и влиянию основных характеристических параметров на диапазоны и эффективность регулирования проведены экспериментальные исследования приводной ГТУ PGT-10 с регулируемым сопловым аппаратом в первой ступени СТ в условиях эксплуатации.

Результаты обработки опытных данных сопоставлены с подсчитанными согласно принятой математической модели показателями эффективности регулируемой первой ступени силовой турбины ГТУ PGT-10: адиабатным КПД по полным параметрам л1л и мощностным - Ли. Поскольку полученные по результатам эксперимента и численным способом значения КПД показали хорошую сходимость, можно заключить, что предложенная модель регулируемой ступени и ССТ позволяет с достаточной для одномерной постановки задачи степенью точности спрогнозировать КПД ступени с РСА в широком диапазоне управления и соответственно изменения относительной площади за сопловым аппаратом FCk .

Подтверждено выдвинутое автором положение о наибольшей эффективности регулируемой ступени, работающей в основном на режимах прикрытия лопаток РСА. По результатам экспериментального исследования в условиях эксплуатации первой ступени силовой турбины ГТУ PGT-10 изменение тf^ составило 0,5%, а Ли - 1,3% во всем диапазоне зафиксированных значений ^са • 8. Рассмотрена возможность повышения эффективности сложных энергетических установок созданных на базе газотурбинного привода с РСА.

Реализация программы управления такой ГТУ, входящей в состав бинарной ПГУ с котлом-утилизатором, - Тт = const позволяет избежать перехода на пониженные параметры пара и обеспечить более высокие значения параметров мощности и экономичности при неполных нагрузках, в холодное время года и при ухудшении технического состояния проточных частей турбомашин.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Комаров, Олег Вячеславович, 2005 год

1. Абианц В.Х. Теория и расчет авиационных газовых турбин. М.:Машиностроение, 1979. 246 с.

2. Аронов Б.М., Жуковский М.И., Журавлев В.А. Профилирование лопаток авиационных газовых турбин. М. Машиностроение, 1975. 192 с.

3. Аэродинамические характеристики ступеней тепловых турбин / Н.Н. Афанасьев, В.Н. Бусурин, И.Г. Гоголев и др.; Под общ. ред. В.А. Черникова. JI.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980. 263 с.

4. Балье О.Е. Анализ характеристик плоских решеток и их применение к расчету проточных частей турбомашин / Пер. с англ. -Энергетические машины и установки, 1968. №4. С. 1.23. (Тр. Амер. общ-ва инж.-мех.).

5. Барский И.А. Влияние искривления линий тока на характеристики турбины с регулируемым сопловым аппаратом // Энергомашиностроение. 1972. №11. С. 25.26.

6. Барский И.А. О диапазоне соплового регулирования газовой турбины // Энергомашиностроение. 1960. №5. С. 24.25.

7. Барский И.А. Расчет ступени турбины спрофилированной по закону tgair=const, с учетом искривления линий тока //Энергомашиностроение. 1968. №2. С. И.13.

8. Бойко А.В., Говорущенко Ю.Н. Основы теории оптимального проектирования проточной части осевых турбин. Выща школа, Изд-во при ХГУ, 1989.217 с.

9. Бойко А.В. Оптимальное проектирование проточной части осевых турбин. Харьков. Вища школа, 1982. 152 с.

10. Ю.Васин О.Е. Разработка, апробация и реализация методов совершенствования газоперекачивающих агрегатов,эксплуатируемых в условиях многониточной газотранспортной системы: Автореф. дис. канд. техн. наук. Екатеринбург, 2003. 26 с.

11. П.Венедиктов В.Д. Газодинамика охлаждаемых турбин. М.: Машиностроение, 1990. 240 с.

12. Гоголев И.Г., Дроконов A.M. Аэродинамические характеристики ступеней и патрубков тепловых турбин. Брянск: Грани, 1995. 258 с.

13. Гоголев И.Г. и др. Влияние межвенцового зазора на характеристики турбинной ступени // Теплоэнергетика. 1973. №1.

14. Гостелоу Дж. Аэродинамика решеток турбомашин: Пер. с англ. М.: Мир, 1987.392 с.

15. Гребнев В.К. Влияние радиального зазора на эффективность работы турбинных ступеней // Теплоэнергетика. 1968. №5. С. 81.83.

16. Дейч М.Е., Дейлер Ш., Коршунов Б. А. Экспериментальное исследование сопловой решетки с уменьшенными концевыми потерями //Теплоэнергетика. 1994. №10. С. 39.42.

17. Дейч М.Е., Трояновский Б.М. Исследования и расчет ступеней осевых турбин. М. Машиностроение, 1964. 628 с.

18. Дейч М.Е., Фролов В.В., Баранов В.А. и др. Влияние радиального зазора и различных схем уплотнения по бандажу на аэродинамические характеристики турбинной ступени //Теплоэнергетика. 1975. №4. С.43.44.

19. Жирицкий Г.С., Локай В.И., Максутова М.К. и др. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1971.232 с.

20. Казанджан П.К., Тихонов Н.Д., Янко А.К. Теория авиационных газотурбинных двигателей. Теория лопаточных машин. / Под ред. П.К. Казанджана. М.: Машиностроение, 1983. 217 с.

21. Кириллов И.И. Теория турбомашин. JL: Машиностроение, 1972. 536 с.

22. Клебанов А.Г., Мамаев Б.И. Оптимальный шаг турбинной решетки // Теплоэнергетика. 1969. №10. С. 56.60.

23. Козаченко А.Н., Никишин В.И., Поршаков Б.П. Энергетика трубопроводного транспорта газа. М.: ГУП Издательство "Нефть и газ" РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2001. 400 с.

24. Копелев С.З., Тихонов Н.Д. Расчет турбин авиационных двигателей. М.: Машиностроение, 1974. 266 с.

25. Костюк А.Г., Шерстюк А.Н. Газотурбинные установки. М.: Высшая школа, 1979. 254 с.

26. Ласенко К.М., Левин Ш.М., Шустер А.Р. Использование вариации кривизны для оптимизации профилей рабочих лопаток // Труды ЦКТИ. Вып. 274. 1993. С. 86.92.

27. Ласенко К.М. Об использовании коэффициентов скорости при расчетах проточных частей турбин // Турбины и компрессоры. 2002. №1,2. С. 23.27.

28. Локай В.И., Максутова М.К., Стрункин В.А. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1979. 447 с.

29. Мамаев Б.И. Расчет влияния радиального зазора на работу турбины // Изв. вузов. Авиационная техника. 2002. №2. С. 41.44.

30. Манушин Э.А., Михальцев В.Е., Чернобровкин А.П. Теория и проектирование газотурбинных и комбинированных установок. М.: Машиностроение, 1977. 447с.

31. Михальцев В.Е., Панков О.М., Юношев В.Д. Регулирование и вспомогательные системы газотурбинных и комбинированных установок. М.: Машиностроение, 1982. 257 с.

32. A.M. Сергеев, С.Н. Соловьев // Межвузовский сб. научн. трудов. Свердловск. УПИ. 1988.

33. Основы конвертирования авиационных ГТД в газотурбинные установки наземного применения / Н.Д. Кузнецов, Е.А. Гриценко,

34. B.П. Данильченко, В.Е. Резник / Самар. гос. аэрокосм. ун-т. Самара. 1995. 89с.

35. Проектирование газовых турбин на основе трехмерных расчетов: Пер. с англ. // Новости зарубежной науки и техники. Авиационное двигателестроение. 1986. №9. С. 1.5.

36. Проскуряков Г.В. Приводные ГТУ и конвертированные ГТД для транспорта газа. Екатеринбург. УГТУ, 1999. 168 с.

37. Ревзин Б.С. Газоперекачивающие агрегаты с газотурбинным приводом. Екатеринбург. УГТУ-УПИ, 2002. 269 с.

38. Ревзин Б.С. Газотурбинные газоперекачивающие агрегаты. М.: Недра, 1986.215 с.

39. Ревзин Б.С., Ларионов И.Д. Газотурбинные установки с нагнетателями для транспорта газа. Справочное пособие. М.: Недра, 1991.303 с.

40. Сироткин Я.А. Аэродинамический расчет лопаток осевых турбомашин. М.: Машиностроение, 1972. 448 с.

41. Современные методы пространственного проектирования проточнойtчасти газовых турбин / Венедиктов В.Д., Иванов М.Я. и др. // Теплоэнергетика. 2002. №9. С. 12. 18.

42. Стационарные газотурбинные установки / JI.B. Арсеньев, В.Г. Тырышкин, И.А. Богов и др.; Под ред. JI.B. Арсеньева и В.Г. Тырышкина. Л.: Машиностроение, 1989. 543 с.

43. Степанов Г.Ю. Гидродинамика решеток турбомашин. М.: Физматгиз, 1962.512 с.

44. Тарасов А.В. Разработка и исследование системы выбора расчетных параметров блока "силовая турбина центробежный нагнетатель" турбоустановки для транспорта газа: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Екатеринбург. 1999. 26 с.

45. Топунов A.M. Теория судовых турбин. Л.: Судостроение, 1985. 472 с.

46. Турбомашины и МГД-генераторы газотурбинных и комбинированных установок / Бекнев B.C., Михальцев В.Е., Шабаров А.Б., Янсон Р.А. / М.: Машиностроение, 1983. 392с.

47. Трехмерное моделирование профильной части турбинной лопатки / Андреев Ф.М., Костюченко С.С., Миронов С.Ю. и др. // Турбины и компрессоры. 2001. №3,4. С. 28.34.

48. Холщевников К.В., Емин О.Н., Митрохин В.Т. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. М.: Машиностроение, 1986. 432 с.

49. Холщевников К.В. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. М.: Машиностроение, 1970. 610 с.

50. Хорлокк Дж. X. Осевые турбины: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1972. 208 с.

51. Экспериментальное исследование турбинных решеток с малым поворотом потока / Мсайлеб А.Т., Майорский Е.В., Филиппенко В.А., Трояновский Б.М. //Теплоэнергетика. 1995. №4. С. 63.65.

52. Chellini R. High-speed power turbine for LM 2500+ gas generation // Compressor Tech. 1997. №6. p. 60.62.

53. Voss H. The development of a power turbine for the FT8-55 gas turbine engine. Доклад ф. MAN GHH. 1993. Юр.

54. Wilson. Trends in design and development at mechanical drive power turbine // Turbomachinary International. 1987. №2. p. 38.45.

55. С.Смит. Труды американского общества инженеров механиков.

56. Аэродинамические аспекты проектирования газовых турбин приводных ГТУ Турбомоторного завода: Обзор и основные результаты работ / Проскуряков Г.В. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. 66с.

57. Бойко А.В., Говорущенко Ю.Н., Ершов С.В., Русанов А.В., Северин С.Д. Аэродинамический расчет и оптимальное проектирование проточной части турбомашин; Монография. -Харьков, НТУ "ХПИ", 2002. 356 с.

58. Кулагин В.В. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок. М.: Машиностроение, 2002.616 с.

59. Щегляев А.В. Паровые турбины. Учеб. для вузов: В 2 кн. 6-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1993.

60. Ольховский Г.Г. Тепловые испытания стационарных газотурбинных установок. М.: Энергия, 1971. 408с.

61. Оценка погрешности при определении внутреннего относительного КПД проточной части турбины / Розенберг С.Ш., Хоменюк JI.A. и др. //Теплоэнергетика. 1981. №2. С. 59.61.

62. Тепловые расчеты паровых и газовых турбин с помощью ЭВМ / Г.В. Жуковский, Ю.А. Марченко, И.К. Терентьев / JL: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. 255с.

63. Методические указания по проведению теплотехнических и газодинамических расчетов при испытаниях газотурбинных газоперекачивающих агрегатов. ПР 51-31323949-43-99. М.: ВНИИГАЗ, 1999.-51 с.

64. Нечаев Ю.Н. Законы управления и характеристики авиационных силовых установок. М.: Машиностроение, 1995. 400 с.

65. Оптимальный шаг турбинной решетки / Клебанов А.Г., Мамаев Б.И., //Теплоэнергетика. 1969. №10. С. 56.59.

66. Потери энергии в лопатках конечной длины при больших углах атаки / Гречаниченко Ю.В., Нестеренко В.А., Демичева Д.И., Старусев Г.С.//Теплоэнергетика. 1994. №4. С. 12. 15.