Создание и исследование полирядного конденсатного насоса первого подъема с мультипланными рабочими органами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.13, кандидат наук Рябцев Егор Андреевич

• Рябцев Егор Андреевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Рябцев Егор Андреевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОНДЕНСАТНЫХ НАСОСОВ НА ТЭС

1.1. Особенности питательный системы и структура её насосного оборудования

1.2. Специфические условия эксплуатации конденсатных насосов

1.3. Проблема кавитации в конденсатных насосах

1.4. Обзор существующих методов повышения антикавитационных качеств в конденсатных насосах

Выводы

2. ПЕРВЫЙ ЭТАП РАЗРАБОТКИ ПОЛИРЯДНОГО ОСЕВОГО КОНДЕНСАТНОГО НАСОСА ПЕРВОГО ПОДЪЕМА

2.1. Описание конструкции АКН и основных его компонент на концептуальном

уровне

2.2. Проектная разработка трёхрядного конденсатного насоса первого подъёма

2.2.1. Парадигма полирядности осевых рабочих органов

2.2.2. Первый этап проектирования трёхрядного рабочего колеса и направляющего аппарата КН1

2.2.3. Предварительное проектирование лопастных систем рабочего колеса и лопаточных систем направляющего аппарата КН1

2.2.4. Выбор типа и конструктивного исполнения подшипника и подпятника КН1

Выводы

3. ПЕРВЫЙ ЭТАП РАСЧЕТНО—ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ АКТИВНОЙ ЧАСТИ КН1 ПО МЕТОДУ ГРАНИЧНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ ДЛЯ ЛОПАСТНЫХ СИСТЕМ

3.1. Математическая модель и алгоритм численного решения программного продукта прямой трехмерной гидродинамической задачи

3.2. Гидродинамическое исследование лопастной системы РК КН1 по методике решения трехмерной гидродинамической задачи

3.2.1. Подготовка исходных данных для лопастей втулочного ряда

3.2.2. Задание 3Б расчетной сетки для лопасти РЛК11

3.2.3. Анализ результатов по моделированию обтекания профиля лопасти РЛК11

3.2.4. Анализ интегральных показателей по данным моделирования лопастной системы рабочего колеса КН1

3.3. Исследование функциональных свойств лопаточной системы НА КН1 по методике решения трехмерной гидродинамической задачи

3.3.1. Подготовка исходных данных для исследования лопаток втулочного ряда направляющего аппарата

3.3.2. Подготовка геометрии профиля лопатки РЛА11

3.3.3. Результаты гидродинамического исследования профиля лопатки РЛА11

3.3.4. Результаты гидродинамического исследования профиля лопатки РЛА21

3.4. Обобщающие результаты

Выводы

4. РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИРЯДНЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ КН1 МЕТОДОМ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ANSYS CFX

4.1. Конструкция и постановка гидродинамического расчета ПЧ картриджа КН1

4.2. Моделирование потока для втулочном ряда РО КН1

4.3. Моделирование потока для среднего ряда РО КН1

4.4. Моделирование потока для периферийного ряда РО КН1

4.5. Предварительное обсуждение результатов машинного эксперимента

4.6. Дополнительное компьютерное моделирование обтекания рядов полирядных

РО

4.7. Суждения об эффективности полирядного насоса по результатам расчетно-теоретических исследований

4.7.1. Оценка эффективности АКН по результатам расчетно-теоретического

исследования

Выводы

5. ПРОЕКТНАЯ РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ ПИЛОТНОЙ МОДЕЛИ ПОЛИРЯДНОГО ОСЕВОГО НАСОСА КН1 С МУЛЬТИПЛАННЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ И РЕАЛИЗАЦИЯ ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

5.1. Изготовление активной части модели трёхрядного насоса

5.2. Разработка и исполнение испытательного стенда к экспериментальному исследованию полирядного осевого насоса

5.3. Описание рабочей модели полирядного насоса

5.4. Испытания полирядного конденсатного насоса первого подъёма

5.5. Основные заключения об эффективности полирядного насоса по итогам модельных испытаний

Выводы

ИТОГОВЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

C - кавитационный коэффициент быстроходности H - напор

Ш - параметр кавитации

Hт - теоретический напор

Нкрк - параметр кавитации рабочего колеса

Ннп - давление насыщенных паров

Ну - параметр установки

М - момент

N - мощность

Q - подача

Яв - число Рейнольдса

£ - площадь

Г - циркуляция

квс - потери в повдоде

Ип - гидравлические потери

kq - коэффициент подачи; ^ - коэффициент напора т - число лопастей и лопаток п - число оборотов вала п - коэффициент быстроходности р - давление I - шаг решетки

V, и, н - скорости абсолютная, окружная, относительная

а1л, а2л - входной и выходной угол лопатки направляющего аппарата

Рхл , Р2л - входной и выходной угол лопасти рабочего колеса

ДИ - кавитационный запас

АИдоп - допускаемый кавитационный запас

ДИкр - критический кавитационный запас

ДИрасп - располагаемый кавитационный запас

Дvu - девиация скорости

П, Пг, По, Пм - КПД полный, гидравлический, объемный, механический р - плотность

а, оо - интегральный и локальный коэффициент кавитации

т - напряжение трения а - угловая скорость вращения АКН - агрегат конденсатных насосов АЭС - атомная электростанция ГС - гидросистема

КИП - контрольно-измерительные приборы

КН, КН1, КН2 - конденсатный насос, конденсатный насос первого и второго подъема

НА - направляющий аппарат

ПТ - паровая турбина

ПЧ - проточная часть

Р1 - втулочный ряд рабочих органов

Р2 - средний ряд рабочих органов

Р3 - периферийный ряд рабочих органов

РК - рабочее колесо

РЛАу - лопаточная система направляющего аппарата; / - номер решетки; у - номер ряда

РЛКу - лопастная система рабочего колеса; / - номер решетки; у - номер ряда

РО - рабочие органы

РТ - рабочее тело

ТЭС - тепловая электростанция

ЦНД - цилиндр низкого давления

ЭБ - энергоблок

ЭМП - эластичный металлопластмассовый подшипник

ВВЕДЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена научно-исследовательской разработке по созданию предвключенного конденсатного насоса (КН1) в составе единого однокорпусного агрегата конденсатных насосов (АКН) первого и второго подъемов, обладающего при прочих равных условиях повышенными антикавитационными качествами с удовлетворением требуемым массогабаритным и энергетических показателям.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Создание и исследование полирядного конденсатного насоса первого подъема с мультипланными рабочими органами»

Актуальность исследования.

Актуальность исследования определяется возрастающими требованиями по надежности и ресурсу основного насосного оборудования питательных систем ТЭС и АЭС и созданием новых конструкций мощных гидроэнергетических машин для повышения долговечности их функционирования при удовлетворении экстремальным показателям по мощности при сохранении энергоэффективности. Повышение единичной мощности энергоблока (ЭБ) ТЭС и АЭС приводит к возрастанию мощности, а, следовательно, напора, подачи и требований к антикавитационным качествам насосного оборудования питательной подсистемы.

В энергоблоках станций насосы основного цикла являются наибольшими потребителями энергии в системе собственных нужд. Важнейшим резервом повышения эффективности при генерации энергии является качественное функционирование насосного оборудования питательных систем ЭБ станции. Увеличение мощности блоков электростанции приводит, в свою очередь, к значительному росту собственной мощности энергетических насосов, которые определяют энергоемкость группы внутренних потребителей. Применение насосов на ТЭС и АЭС с ЭБ мощностью 700 МВт и выше сопряжено с решением ряда неординарных технологических, конструкционных, производственных и эксплуатационных задач. Мировой опыт эксплуатации мощных ЭБ показывает, что к наиболее распространённым причинам внеплановой остановки турбины относятся отказ отдельных элементов гидромашин питательной подсистемы и повреждения проточных частей насосов (ПЧ), вызванные, главным образом, кавитационным эрозионным износом рабочих органов (РО). Таким образом, проблема создания новых гидравлических машин с значительным снижением кавитационного износа является важной научно-практической задачей.

В то же время опыт ведущих отечественных (АО «ГМС Ливгидромаш», Калужский турбинный завод и др.) и зарубежных (ЗпЬет, К8Е) производителей энергетического насосного оборудования, свидетельствует о достижении близких к предельным энергокавитационных показателей конденсатных лопастных насосов. Переход к созданию ЭБ, основанных на работе сверхмощных паровых турбин, требует разработки принципиально новых компоновок и

конструкций насосного оборудования для качественного функционирования питательной подсистемы. Одним из таких инновационных решений является полирядный и мультипланный нагнетатель первого подъема в составе агрегата конденсатных насосов питательной системы ТЭС. Данная разработка может найти применение и в других энергетических объектах, где основным показателем качества является повышенные антикавитационные свойства, например, предвключенные бустерные насосы крупных ЭБ.

Целью диссертационной работы является создание и исследование рабочего процесса конденсатного насоса первого подъема, обеспечивающего повышенные антикавитационные свойства, и функционирующего в составе инновационного агрегата конденсатных насосов питательной системы энергоблока.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

• Определены достоинства и недостатки существующих вариантов исполнения современных конденсатных насосов и способы повышения их антикавитационных качеств.

• Обоснована научно-практическая актуальность создания и внедрения конструкций насосов с полирядными рабочими колесами (РК) и соответствующими направляющими аппаратами (НА), лопасти и лопатки которых выполнены в виде мультипланных решеток.

• Разработана конструкция предлагаемого образца полирядного мультипланного насоса и реализованы многофакторные компьютерные эксперименты на базе программных продуктов ЭБ-метода МЭИ и хорошо зарекомендовавшего комплекса АШУ8 С¥Х.

• По результатам изучения пространственных гидродинамических свойств течений жидкости в предлагаемых рабочих элементах, произведена оптимизация геометрических параметров РК и НА по антикавитационным показателям с сохранением энергетических свойств.

• Создан экспериментальный стенд и изготовлена маломасштабная модель полирядного мультипланного насоса с дальнейшим проведением физических экспериментов, позволивших подтвердить работоспособность предлагаемой конструкции и достижения повышенных антикавитационных свойств в сравнении с осевым однорядным монопланным (традиционным) насосом малой быстроходности.

Научная новизна:

• Разработана полирядная конструкция конденсатного насоса, обеспечивающая бескавитационную работу в диапазоне подач Q = 0,425 - 0,65 м3/с.

• На основе компьютерных экспериментов разработана методика проектирования полирядных и мультипланных рабочих органов.

• На основании экспериментальных методов установлены повышенные кавитационные запасы предлагаемых полирядных мультипланных рабочих органов насоса по сравнению с аналогом, выполненным с осевым рабочим колесом низкой быстроходности традиционного исполнения.

• Экспериментально установлены основные зависимости полирядного мультипланного насоса: КПД п = ЛО), напора Н = ЛО), а также значения кавитационного запаса АН.

На защиту выносятся следующие положения:

• Схемотехнические решения и результаты концептуально-структурного синтеза единого агрегата конденсатных насосов, компоновка которого включает в себя подпорные нагнетатели первого (КН1) подъема, расположенные центрально-симметрично, и одного высокооборотного насоса второго подъема (КН2).

• Проектно-конструкторская разработка насоса первого подъема КН1 с осевыми рабочими органами низкой быстроходности новой трехрядной структуры параллельного действия с мультипланными решетками рабочего колеса и направляющего аппарата в каждом ряде.

• Установленные на уровне компьютерных экспериментов, с привлечением специализированного программного обеспечения 3Б-метода МЭИ и универсального программного продукта ЛЫ8У8 С¥Х, эксплуатационные свойства разработанного насоса с сохранением приемлемых энергетических показателей.

• Подтверждение на основе результатов физических экспериментов ожидаемых преимуществ насоса трехрядной конструкции перед насосом-аналогом с осевыми рабочими органами низкой быстроходности, выполненными по классической структуре, по антикавитационным свойствам.

Практическая значимость результатов диссертационной работы:

• Разработана конструкция агрегата конденсатных насосов для конденсатного тракта питательной подсистемы энергоблока, исключающая или снижающая отдельные недостатки существующих конденсатных агрегатов.

• Разработана конструкция насоса первого подъема в составе агрегата с полирядными и мультипланными рабочими органами и выработана методика их проектирования, позволяющая создать конструктивные решения, которые могут быть использованы в насосах промышленного назначения.

• Выработаны рекомендации по технологии изготовления полирядных мультипланных рабочих органов, обеспечивающие изготовление рабочих органов трехрядной мультипланной гидромашины с высокой степенью точности.

• Осуществлены расчетно-теоретические исследования течения в проточной части полирядного насоса, позволяющие прогнозировать энергокавитационные характеристики гидромашин с подобной формой гидравлической части.

• Спроектирован, изготовлен и испытан пилотный образец конденсатного насоса с полирядной проточной частью, показавший качественное повышение антикавитационных свойств по сравнению с традиционным осевым насосом низкой быстроходности.

Степень достоверности полученных результатов определяется:

• Надежно апробированными универсальным (А^У8 С¥Х) и специализированным (3Б метод МЭИ) программными продуктами на этапах концептуального и структурно-параметрического синтезов нового насоса.

• Созданием стенда с приборно-измерительным оборудованием, соответствующего известным требованиям и рекомендациям.

• Экспериментальными данными, полученными по результатам испытания маломасштабного пилотного образца вертикально расположенного осевого конденсатного насоса низкой быстроходности с полирядным и мультипланным исполнением рабочих органов.

Личный вклад автора заключается в следующем:

• Проведении научно-прикладного литературно-патентного обзора и анализе эксплуатационных данных в предметной области функционирования конденсатных насосов.

• Осуществлении комплекса проектно-исследовательских работ по созданию проектного облика и конструкции гидромашины нового типа.

• Реализации серии компьютерных экспериментов с отработкой элементов проточной части данного насоса до уровня обоснованного прогноза достижения практически бескавитационной работы в диапазоне подач агрегата конденсатных насосов Q = (0,85 - 1,3)

м3/с.

• Проектировании и изготовлении пилотного маломасштабного образца полирядного конденсатного насоса и испытательного стенда, проведении физических экспериментов.

• Обобщении полученных результатов с рекомендацией их использования в качестве эффективного насоса первого подъема в составе питательных систем энергоблока.

Внедрение.

Результаты диссертационной работы предполагается использовать в разработках фирмы АО «ГМС Ливгидромаш», что подтверждает акт о внедрении.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: заседаниях кафедры «Гидравлики и гидравлических машин» НИУ МЭИ в 2015 - 2017 годах; Международных ежегодных научно-технической конференциях «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» в 2013 - 2016 гг., Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана; XX, XXI, XXII, XXIII международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» 2014 - 2017 гг., Москва, НИУ «МЭИ»; Международной научно-технической конференции поставщиков и производителей насосного оборудования «ЕШРЦМР^Ш'» 2013, 2015, 2017 гг., Москва, МВЦ «Крокус Экспо»; XXVIII международной инновационно-ориентированной конференции молодых учёных и студентов (МИКМУС 28) в 2016 г., Москва, Институт машиноведения им. А. А. Благонравова Российской академии наук.

Публикации.

По материалам диссертационной работы опубликовано 14 печатных и электронных работ (статей, докладов, тезисов докладов), из них в изданиях по перечню ВАК - 3 статьи.

Структура и объём работы.

Диссертация изложена на 202 стр., включает титульный лист, оглавление, список основных сокращений, введение, пять глав основного содержание, заключение и 3 приложения. Работа содержит 172 рисунка и 32 таблицы. Список литературы содержит 110 наименований.

1. ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОНДЕНСАТНЫХ НАСОСОВ НА ТЭС

В условиях непрерывно возрастающей конкуренции Российской Федерации на мировом рынке, необходимо оперативно и своевременно создавать и внедрять новейшие технологии в производство новой конкурентоспособной продукции, реконструировать существующие и создавать новые технические объекты, в том числе и, согласно предметной обрасти настоящей работы, в сфере машиностроения. Такая деятельность связана с избыточным потреблением электроэнергии. Несмотря на известные меры по экономии электроэнергии, вынуждающие эксплуатировать энергетические станции на предельных режимах, более чем половины всех энергетических объектов России оборудование основного цикла производства изношено почти на 60% [78]. Отмеченные обстоятельства определяют недостаточную эффективность работы некоторых ТЭС, а также нарастающее число отказов крупного энергетического оборудования и соответствующие отрицательные последствия. Сложившаяся ситуация снижает уровень безопасности эксплуатации станций с возникновением вероятности техногенных катастроф.

Моральное старение основного технологического оборудования является одной из главных причин ухудшения технико-экономических и экологических показателей электростанций. Требуется принятие интенсивных мер по сохранению надлежащего технического состояния как основного, так и вспомогательного оборудования ТЭС.

В публикации [7], относящейся к тематике электроэнергетики и энергомашиностроения, содержится информация, свидетельствующая о том, что за по ряду причин объёмы инвестиций в электроэнергетику России снизились в несколько раз. Данное обстоятельство естественным образом повышает вероятность отказа основного энергетического насосного оборудования [7, 14]. Проводимая в России политика импортозамещения способствует формированию императива на интенсификацию технологических решений в области энергетики и повышение эффективности эксплуатации энергетического оборудования. В Германии практически все мощные энергоблоки ТЭС работают на сверхкритических параметрах пара [9, 40, 92, 95]. Вышесказанное позитивно коррелирует с перманентной тенденцией повышения единичной мощности энергоблока [55, 57]. Рост единичных мощностей турбоустановок и сверхкритические параметры пара определяют повышение мощности насосов основного цикла.

Оценка технического уровня действующих ТЭС путем сравнения их КПД представлена на рис. 1.1. Лучшие энергоблоки ТЭС западных стран имеют КПД на уровне не менее 45 %. Даже если принять во внимание некоторую неоднородность критерия сравнения средних показателей группы энергоблоков России и лучших западных ТЭС и то разница в КПД составит не менее 5 % [78, 97].

Рис. 1.1. Сравнение КПД ТЭС. 1 - средний КПД по ТЭС России; 2 - КПД энергоблока 800 МВт Нижневартовской ГРЭС; 3 - средний КПД по Сургутской ГРЭС-2; 4 - средний КПД по зарубежным ТЭС; 5 - средний КПД западной мощной ТЭС на примере станции Люнен (Германия); 6 - перспективные западные ТЭС.

Весьма актуальным является вопрос о создании оборудования нового поколения.

Как известно, насосы являются неотъемлемой частью технологической схемы ТЭС и АЭС. Без гидросистемы (ГС) невозможна работа парогенераторов, теплообменного оборудования и вспомогательных элементов функционирования ТЭС. Насосное оборудование на ТЭС представлено в значительной мере специфическими насосами/нагнетателями большой мощности, потребляющих от 7 до 12 % вырабатываемой станцией энергии, то есть они являются основными потребителями электроэнергии собственных нужд [54, 77, 83]. Последнее обстоятельство указывает на особую значимость надежности, долговечности и энергоэффективности функционирующего в настоящий момент насосного оборудования.

1.1.Особенности питательной системы и структура её насосного оборудования

Энергетические насосы представляют собой специфичную группу насосов в номенклатуре энергетических машин. Выделение энергетических насосов в такую категорию связано с иерархическим подчинением надежным условиям эксплуатации и адаптации к различным режимам работы. К этим требованиям также относятся повышение экономичности, технической готовности, надежности, ресурса/долговечности и ремонтопригодности, защиты окружающей среды, высокой экономической эффективности. К показателям качества энергетических насосов можно отнести: энергоэффективность, т. е. КПД; широкий рабочий диапазон напоров и подач; антикавитационные свойства; ресурс до капитального ремонта (без замены основных узлов и без снижения параметров работоспособности и указанных качеств); долговечность или срок службы; удельную металлоёмкость; виброакустические показатели. Из предыдущего следует очевидная актуальность внедрения новых проектно-конструкторских

решений при проведении модернизации существующего парка насосного оборудования. Значительная часть проектных решений для энергетических насосов, в особенности, относящихся к их проточным частям (ПЧ), носят достаточно универсальный характер и включены в конструкции современных нагнетательных гидромашин общепромышленного применения [29, 35, 76, 83, 96, 109].

Основываясь на опыте эксплуатации насосного оборудования на ТЭС и анализе развития схем конструктивного исполнения для энергетических насосов в целом, изложенных в материалах [2, 8, 13 - 15, 21, 27, 28, 53, 54, 64, 76, 83 - 86, 91], к основным направлениям модернизации данных машин отнесем: периодическая замена материалов ПЧ вследствие механического износа трущихся поверхностей и развития явлений эрозии и коррозии; разработка конструкций с увеличенной единичной мощностью для снижения габаритов агрегата и удобной компоновки в машинном зале ТЭС; компенсация осевых сил; достижение максимально возможных антикавитационных качеств; контроль температурных деформаций; облегчение обслуживания, снижение шума, повышение экологичности.

Наибольший интерес для предметной области настоящей работы представляют насосы основного цикла питательной системы, как мощные гидромашины, работающие в высоконапряженных тепловых и силовых полях взаимодействий. В связи с этим имеет место повышенная вероятность тех или иных причин выхода из строя. Изложенное является основанием предусмотренной системы резервирования отдельных насосов, главным образом питательных.

Теплообменники

5 4

Рис. 1.2. Упрощенная блок-схема энергоблока. 1 - бустерный насос; 2 - питательный насос; 3 -рециркуляционный насос парогенератора; 4 - циркуляционный насос; 5 - конденсатный насос

На рис. 1.2 показана упрощенная схема функционирования насосов основного цикла питательной подсистемы. Как видно из схемы, насосы данного цикла образуют систему,

элементы которой взаимосвязаны друг с другом. Таким образом разработка новых вариантов конструктивных схем насосов основного цикла должна проводиться комплексно, с анализом работы гидромашины в системе, при достаточно полном учете всех взаимодействий объекта с другими компонентами [40, 54].

Различные схемные варианты современного исполнения питательной подсистемы достаточно консервативны и, в целом, не содержат принципиальных отличий от применяемых систем, представленных в обобщающих работах [8, 13, 40, 54, 55, 64, 76, 91].

Дальнейшее развитие схемных и конструкторско-технологических решений для активных объектов питательной подсистемы осуществлялось, главным образом, в отношении питательного насоса, как наиболее энергоемкого и сложного объекта данной подсистемы, а также в отношении конденсатного насоса (КН), как гидромашины, работающей в тяжелых условиях в отношении кавитационных явлений, и гидравлическая часть которой наиболее часто выходит из строя. Сформулируем основные направления совершенствования насосов в общем плане и для гидромашин питательных систем ЭБ:

• надежность и долговечность функционирования при сохранении высокого уровня энергетической эффективности;

• повышение гидравлического КПД. Повышение гидравлического КПД является первостепенной, но не единственной, тенденцией развития, в особой мере по отношению к КН ТЭС;

• повышение антикавитационных качеств, в частности, эксплуатация питательного насоса без бустерного нагнетателя и при объединении конденсатных насосов первого (КН1) и второго подъёмов (КН2) в единый блок.

В диссертационной работе указанным пунктам по отношению к объекту разработки уделяется определяющее внимание.

1.2. Специфические условия эксплуатации конденсатных насосов

КН представляют особую неординарную группу насосов основного цикла ГС ЭБ и предназначены для откачки глубоко разреженного конденсата из конденсаторов питательной энергоустановки и подачи его в деаэратор.

Для КН важнейшими факторами, влияющими на условия их работы, являются температура конденсата, степень его разрежения, уровень раздела паровой и флюидной фаз.

Схема поступления конденсата в КН и его дальнейший трансфер представлена на рис. 1.3. Отработанный пар из цилиндра низкого давления паровой турбины (ЦНД) поступает в конденсатор (в ряде случаев - в два конденсатора [77]), расположенный ниже турбины. В

конденсатор частично подается вода для восполнения возможных массовых потерь пара и конденсата. В конденсаторе образуется конденсат при давлении, незначительно превышающем давление насыщенного пара (обычно в 1,03 - 1,05 раза). Далее конденсат поступает в конденсатосборник. Из конденсатосборника, конденсат направляется в КН. Конденсатный тракт современной турбоустановки включает: систему трубопроводов с запорной и регулирующей арматурой, обратные клапаны; несколько групп КН, в том числе и резервных насосов; теплообменники и фильтры механической очистки конденсата.

2 / Фи/ътры

Рис. 1.3. Схема подачи конденсата в КН: 1 - конденсатный насос; 2 - обратный клапан

Рис. 1.4. Схема подачи конденсата в КН в гидросистеме с датчиком уровня

В качестве КН на ТЭС применяются центробежные насосы (например, широко распространенные на отечественных ТЭС насосы серии КсВ и её модификации 1КсВ [37, 54, 85], состоящей из тихоходной и быстроходной ступеней, см. далее) или иногда вихревые насосы (преимущественно на зарубежных ТЭС - техническое решение компании К8Б).

На современных ТЭС гидравлические системы конденсатного тракта оснащаются датчиками уровня и особой запорно-регулирующей аппаратурой (рис. 1.4) [101] для избежания кавитации вследствие предотвращения переполнения конденсатосборника.

На энергоблоках большой мощности применяется двухподъёмная схема включения КН: подразделение на конденсатные насосы первого подъема (КН1) и конденсатные насосы второго подъема (КН2). КН1 создают начальный подпор в условиях глубокого разрежения на входе. Подпор, развиваемый КН1, рассчитывается исходя из условия бескавитацинной работы КН2 и преодоления сопротивлений фильтров. Сетчатые фильтры устанавливаются во всасывающей линии: один рабочий и один резервный. После КН1 проходя, как правило, конденсатоочистку, конденсат с необходимым подпором подводится к КН2. В ряде случаев конденсат проходит очистку и после КН2. На современных мощных ТЭС существует система предварительной подготовки воды перед поступлением конденсата в КН1, что позволяет исключить фильтры из системы конденсатно-питательного тракта, особенно на строящихся ТЭС. Насосы КН2 повышают напор, обеспечивающий наиболее эффективную работу деаэратора. Напор данной группы насосов рассчитывается, разумеется, с учетом преодоления сопротивлений трубопроводов, теплообменников и для обеспечения потребного давления в деаэраторе (на подъем конденсата до отметки расположения его поступления в деаэратор).

Преимущества одноподъёмной схемы заключаются в меньшем числе насосов и, следовательно, снижении капитальных затрат. К преимуществам двухподъёмной схемы можно отнести увеличение межремонтного периода. Более подробная информация о вариантах исполнения оборудования конденсатно-питательной подсистемы основного цикла содержится в работах [13, 52] и [77].

Наиболее характерная схема двухподъёмного включения конденсатных насосов в тепловой схеме ТЭС представлена на рис. 1.5 [52]:

.¿> 41. \ 1

Рис. 1.5. Схема включения конденсатных насосов на ТЭС (с фильтрами очистки конденсата). 1 - КН1; 2 - КН2; 3 - фильтры очистки конденсата; 4 - контактные подогреватели; 5 - линия

рецикуляции

Данная часть питательного тракта турбоустановки (от конденсатосборника турбины до входа конденсата в деаэрационную колонку) образует конденсатный тракт. Помимо прямого назначения, охлажденный конденсат используется также для отвода тепла от вспомогательных теплообменных аппаратов, для питания и охлаждения уплотнений питательных насосов в ряде случаев, в качестве рабочей жидкости в системах защиты и регулирования турбины. Как следует из рассмотренных рис. 1.3 - 1.5, конденсатный тракт представляет собой сложную гидравлическую систему с переменными расходами через различные его участки. В конденсатном тракте, КН являются основными (после циркуляционных насосов) потребителями электроэнергии (в тепловой схеме турбоустановок) на собственные нужды машинного зала [13].

Исходя из условий размещения КН в машинном зале ТЭС, запас потенциальной энергии жидкости на входе в КН определяется геометрической высотой её уровня г (рис. 1.6) от линии

Рис. 1.6. Схема включения конденсатных насосов в конденсатном тракте: а - последовательное включение КН1 и КН2: 1 - КН1; 2 - обратный клапан;

б - схема установки КН1

Характеристика ГС питательного тракта представляет собой зависимость потребного напора от расхода жидкости в ней, а напорная характеристика насоса содержится в его техническом паспорте.

В общем виде для системы, изображенной на рис. 1.5, 1.6 а, потребный напор выражается уравнением

2 2

Н = + Н +ЕМ + , (1.1)

в п _ ■> V !

У

где р2 и р1 - давления на выходе из системы (деаэратор) и входе в нее (конденсатор), кгс/м2 (измерение давления в конденсатном тракте осуществляется манометрами, поэтому давления до и за насосами представлены, как правило, в единицах измерения кгс/м2);

Y - удельный вес в кгс/м3;

Нв - высота подъема жидкости, м (рис. 1.5). Данное значение можно найти через отметку ввода конденсата в деэаратор и отметку уровня конденсата в конденсатосборнике конденсатора [54];

ЕАНп - сумма гидравлических потерь в элементах системы (подогревателях, фильтрах,

арматуре и трубопроводах), м;

2 2

v2 - v

—-- - разность скоростных напоров в конце и начале системы. Ввиду малого значения

данной составляющей можно пренебречь [52].

Все компоненты уравнения (1.1) известны из проектных материалов или технической документации конденсатора и деаэратора. Значения гидравлических сопротивлений определяются экспериментально или на основании проектных данных [33, 87] и в (1.1) относятся к наибольшему их допустимому значению. Гидравлические сопротивления фильтров, при их наличии, меняются во времени в зависимости от их загрязнения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Рябцев Егор Андреевич, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексененский В. А., Жарковский А. А., Пугачёв П. В. Повышение антикавитационных качеств шнекоцентробежной ступени. // Ecopump.ru'2013. Эффективность и экологичность насосного оборудования: Сборник докл. Межд. Науч.-техн. конф. (Москва, 30 окт. 2013 г.). - М.: Изд-во ООО «Линтекст», 2013. С. 4 - 9.

2. Алексенский В.А., Жарковский A.A., Пугачев П.В. Расчетно-экспериментальное исследование течения в рабочем колесе питательного насоса // Насосы и оборудование. №1(66), 2011. с. 44-48.

3. Анкундинов А. А., Мелащенко В. И., Панаиотти С. С. Предложения по модернизации конденсатно-питательной системы энергоблоков тепловых электростанций // Инженерный вестник. Издатель ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Н. Э. Баумана». № 8. 2015. с. 14 - 19.

4. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя / В. И. Анурьев: В 3т т. Т 3. -8-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2001, - 864 с.

5. Байбородов Ю. И. Определение износа эластичных металлопластмассовых и баббитовых подшипников скольжения в условиях частых пусков под нагрузкой. // Известия Самарского центра Российской академии наук, т. 9., 2007, №3.

6. Байбородов Ю. И. Разработка методов и средств повышения прочности, работоспособности и долговечности тяжелонагруженных опор скольжения роторов энергетических установок. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. / Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва. - Самара, 2008 г., 17 с.

7. Богомазов А. К. Энергосберегающее оборудование Группы ГМС. // «Энергетика и промышленность России». №6, 2010.

8. Будов В. М. Насосы АЭС: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 408 с.

9. Бушзипер П. Концепция конструкции питательных насосов фирмы SULZER. Вестник Южно-Уральского государственного университета. № 1 (41) 2005. Серия «Машиностроение». Выпуск 6. Изд-во Южно-Уральского государственного университета, с. 65 - 72.

10. Валюхов С. Г. Высокооборотные лопастные оседиагональные насосы: теория, расчет характеристик, проектирование и изготовление / С. Г. Валюхов, Ю. В. Демьяненко. -Воронеж: Издательство Воронежского государственного университета, 1996. - 264 с.

11. Викторов Г. В. Подобие и моделирование в гидромашинах: учеб. пособие / Г. В. Викторов. - М.: МЭИ, 1980. - 86 с.

12. Викторов Г. В., Моргунов Г. М. Решение обратной задачи решеток профилей на осесимметричных поверхностях тока в переменном слое. Изв АН СССР, МЖГ, 1968, вып. 4, с. 83-88

13. Волков А. В. Разработка методологии повышения эффективности и надежности эксплуатации теплоэнергетического насосного оборудования: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва, МЭИ (ТУ), 2006, 252 с.

14. Волков В. А., Панкратов С. Н., Поморцев М. Ю. Основные причины отказов насосного оборудования на электростанциях. // Электронный журнал «НОВОЕ В РОССИЙСКОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ». - 2004. № 7. с. 22 - 28.

15. Высокооборотные лопаточные насосы / под ред. Б. В. Овсянникова и В. Ф. Чебаевского. -М. : Машиностроение, 1975. - 336 с.

16. Глаголев Д. А., Гуменный В. В., Свиридов Р. О., Моргунов Г. М. Концептуальный этап разработки предвключенного устройства насосной установки для нужд нефтедобычи // Докл. Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» 9 декабря 2010 г. Москва. - М.: Изд-во МЭИ, 2010, с. 30-35.

17. ГОСТ 6000-88. Насосы центробежные конденсатные.

18. ГОСТ 6134-87. Насосы динамические. Методы испытаний.

19. Гулий О. М., Каплун I. П. Анал1з доцшьносп застосування робочих колес з розр1зними лопатями в осьових ступенях заглибних свердловинних насоав. // Промислова Пдравл1ка I Пневматика. Всеукраинський науково-техшчний журнал. № 2 (32). 2011. с. 59 - 63.

20. Гусак А. Г. Совершенствование проточных частей погружных моноблочных насосных агрегатов высокой быстроходности : автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. спец. 05.05.17 «Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты» / А. Г. Гусак. - Сумы, 1996. - 21 с.

21. Демьянов В. А., Пылев И. М. Разработка на ЛМЗ модернизированных питательных насосов для крупных блоков ТЭС. Вестник Южно-Уральского государственного университета. № 1 (41) 2005. Серия «Машиностроение». Выпуск 6. Изд-во ЮжноУральского государственного университета, с. 47 - 57.

22. Деснер О. Г. Высоконапорные насосы осевого типа для перекачки химически активных жидкостей, содержащих твердые частицы // Изв. АН, Энергетика, 2005. № 3. с. 156 - 161.

23. Деснер О. Г., Смирнова И. Я. Проверочный расчет рабочего колеса осевого насоса // Качество и эффективность насосного оборудования. Тр. ВНИИГидромашана. М., 1984. с. 60 - 78.

24. Ельзароок Ф. А. Анализ гидродинамических свойств и повышение энергетических показателей многоступенчатых насосов малой быстроходности. - Московский энергетический институт. / Дисс. на соиск. уч. степ. к.т.н., 2008. Москва. 223 с.

25. Емцев Б. Т. Техническая гидродинамика. - М.: Машиностроение, 1987, - 440 с.

26. Жарковский А. А. Математическое моделирование рабочих процессов в центробежных насосах низкой и средней быстроходности для решения задач автоматизированного проектирования. - СПБ ГПУ. Т.1, 2. /Дисс на соиск. уч. степ. д.т.н., 2003. - 470 с.

27. Жаров Г. А. Методы защиты предвключенных осевых колес от кавитационной коррозии / Г. А. Жаров, В. М. Жуков, В. А. Куценко // кн. «Лопастные насосы» / под ред. Л. П. Грянко, А. Н. Папира. - Л. : Машиностроение, Ленинград. отделение, 1975. - С. 209-217.

28. Захаров О.В. Исследование и разработка рабочих органов питательных и конденсатных насосов с высокими кавитационными качествами: Авто- реф. дис. канд. техн. наук. - М.: МЭИ, 1971. - 22 с

29. Зимницкий В. А., Умов В. А. Лопастные насосы: Справочник. - Л.: Машиностроение. Ленинг. отд-ние, 1986. - 334 с.

30. Зотов Б. Н. Методика расчёта характеристик осевихревого насоса. // Тяжелое машиностроение. Изд.: Фонд поддержки и развития Научно-производственного объединения «Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения». 2007. № 3. с. 5 - 6.

31. Зуев Ю. Ю. Основы создания конкурентоспособной техники и выработки эффективных решений. - М:. Изд-во МЭИ, 2006.

32. Иванов В. Н. Словарь-справочник по литейному производству. - М.: Машиностроение, 1990. - 384 с.: ил.

33. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 672 с.

34. Казённов И. С., Каналин Ю. И., Полетаев Н. П., Чернышева И. А. Моделирование срывной кавитационной характеристики бустерного турбонасосного агрегата и сравнение экспериментальных и численных результатов. // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. № 5 (47). Ч. 1. 2014 г. с. 188 - 198.

35. Карелин В. Я, Минаев А. А. Насосы и насосные станции: Учеб. для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 320 с.

36. Карелин В. Я. Кавитационные явления в центробежных и осевых насосах. - М., «Машиностроение», 1976, 336 с.

37. Каталог насосов фирмы «Ливгидромаш», 2013 г.

38. Каталог насосов фирмы КЖ. 2010 г.

39. Каталог насосов фирмы ЗиЪет. 2013 г.

40. Костюк А. Г., Грибин В. Г., Трухний А. Д. Концепция паровых турбин нового поколения для угольной энергетики России. // «Теплоэнергетика». - 2010. № 12. с. 23 - 31.

41. Купцов С. Ю. Первый этап подготовки к физическим испытаниям полирядного лопастного насоса двустороннего действия. // Молодежный научно-технический вестник № 07, июль 2014.

42. Ломакин А. А. Центробежные и осевые насосы. - М.: «Машиностроение». 1966. - 358 с.

43. Ломакин В. О., Петров А. И., Кулешова М. С. Исследование двухфазного течения в осецентробежном колесе методами гидродинамического моделирования. // Наука и Образование МГТУ им. Н. Э. Баумана. Электрон. Журн. 2014. № 9. с. 45 - 64.

44. Ломакин А. А. Условия подобия при исследованиях процессов кавитации на моделях гидравлических машин. Гидромашиностроение // Труды ЛПИ. 1961. № 215. с. 21 - 31.

45. Лунаци Э. Д. Метод сравнения режимов работы лопастных гидромашин по опасности кавитационной эрозии // Труды ВНИИГидромаш. 1971. Вып. 42. с. 219 - 238.

46. Лямаев Б. Ф. Гидроструйные насосы и установки. -Л.: Машиностроение. Ленинградское отд-ние. 1988. 256 с.

47. Мандрыка А. С. Исследование двух реверсивных насосных колёс в потоке без кавитации. // Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты: теория, расчет и конструирование. Тематический сборник научных трудов. - Киев, 1994. с. 156 - 167.

48. Мандрыка А. С. Опытное исследование подводящих устройств осевого насоса. // Гидравлические машины. - Харьковский государственный университет. № 16. 1982. с. 66 - 73.

49. Мандрыка А. С. Экспериментальное исследование модельной проточной части осевого насоса для АЭС. // Гидравлические машины. - Харьковский государственный университет. № 15. 1979. с. 33 - 38.

50. Матвеев И. В. Исследование режим суперкавитации лопастного насоса: автореферат дис. на соискание ученой кандидата технических наук. / Моск. высш. техн. училище им. Н. Э. Баумана. - Москва. 1967. - 12 с.

51. Металлы и сплавы. Справочник. / Под ред. Солнцева Ю. П.; Санкт-Петербург: НПО «Профессионал», НПО «Мир и семья». - 2003.

52. Методические указания по испытаниям конденсатных насосов в схеме паротурбинных электростанций. СО 34.41.710. Московское головное предприятие ПО «Союзтехэнерго».

53. Михайлов А. К., Малюшенко В. В. Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование. М.: «Машиностроение». 1977. - 268 с.

54. Михайлов А. К., Малюшенко В. В. Энергетические насосы: Справочное пособие. - М.: Энергоиздат, 1981. - 200 с.

55. Моргунов Г. М. Разработка насосов нового поколения питательной системы мощных энергоблоков. // Теплоэнергетика». - 2013. № 2. с. 42 - 53.

56. Моргунов Г. М. Расчет безотрывного обтекания пространственных лопастных систем с учетом вязкости // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1985, №1, с. 117 - 126.

57. Моргунов Г. М. Совершенствование основного насосного оборудования в мощных теплоэнергетических установках. // «Теплоэнергетика». - 2010. № 12. с. 45 - 53.

58. Моргунов Г. М. Трехмерный аналог обобщенной формулы Коши и одно его приложение к гидромеханике. // Известия академии наук СССР. Механика жидкости и газа. № 2, 1974, с. 150 - 152.

59. Моргунов Г. М., Горбань В. М., Панкратов С. Н., Волков А. В. Численное решение прямой трехмерной гидродинамической задачи для исследования и проектирования лопастных систем гидромашин: Учебное пособие. М.: изд-во МЭИ, 2001.

60. Моргунов Г. М., Рябцев Е. А., Качан Ю. И. Конструкции и виды исполнения конденсатного насоса второго подъема для энергоблоков гигаваттного класса. // Насосы и оборудование. № 1-2. 2016. с. 65 - 67.

61. Моргунов Г.М. Лопастные машины для жидкостей и газов с увеличенной плотностью полезно используемой энергии // Вестник МЭИ, 2007, № 4,с. 5-13.

62. Моргунов Г.М., Моргунов К.Г, Ельзарок Ф.А. Проектирование и расчетные исследования гидродинамических свойств полирядного высоконапорного насоса на малые подачи. // Вестник МЭИ, 2007, №6, с. 96-105.

63. Овсянников Б. В. Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей.-3-е изд., перераб. и доп. / Б. В. Овсянников, Б. И. Боровский. - М.: Машиностроение, 1986. - 376 с

64. Пак П. Н., Белоусов А. Я., Тимшин А. И. Насосы АЭС: Справочное пособие; под общ. ред. П. Н. Пака. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 328 с.

65. Панаиотти С. С. Основы расчета и автоматизированного проектирования лопастных насосов с высокой всасывающей способностью: Учебное пособие. - М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000, - 48 с., ил.

66. Панаиотти С. С., Савельев А. И., Кузнецов А. В. Автоматизированный расчёт и проектирование высокооборотного шнекоцентробежного насоса: Руководство пользователя. - Калуга, 2008. 70 с.

67. Папир А. И. Щелевая кавитация в осевом насосе. - Энергомашиностроение, 1964, № 12. с. 38 - 40.

68. Пат. 2202716 Российская Федерация, МПК Б04Б13/04, Б04Б9/04. Конденсатный насосный агрегат. / Бритвин Л. Н., Солодченков В. Ф.; заявитель и патентообладатель: Бритвин Л. Н,, Солодченков В. Ф., опубл. 20.04.2003.

69. Пат. 2301361 Российская Федерация, МПК Б16С17/08, Б16С27/08. Быстроходный подпятник. / Байбородов Ю. И., Орехов В. Г., Назаренко Д. К.; заявитель и патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение «Мотор», № 2005130738/11; опубл. 20.06.2007, Бюл. № 17. - 6 с.

70. Пат. 2484307 Российская Федерация, МПК F04D13/10, F04D29/58, F04D29/70. Погружная насосная установка / Моргунов Г. М. Заявитель и патентообладатель: Моргунов Г. М., № 2011152767/06; заявл. 23.12.2011; опубл. 10.06.2013, Бюл. № 16. - 42 с.

71. Пат. 2488717 Российская Федерация, МПК F04D9/04, F04D29/18, F04D29/52, F04D3/02, F04D29/64. Агрегат конденсатных насосов питательных систем энергоблоков. / Моргунов Г. М., Ефимов Д. П.; заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ», № 2012115232/06; заявл. 18.04.2012; опубл. 27.07.2013, Бюл. № 21. - 15 с.

72. Петров А. И. Особенности учета масштабного эффекта при модельных испытаниях макетов лопастных насосов, изготовленных на 3Б-принтерах. // Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. № 4, август 2015. с. 1 - 12.

73. Петров В. И. Кавитация в высокооборотных лопаточных насосах / В. И. Петров, В. Ф. Чебаевский. - М. : Машиностроение, 1982. - 192 с.

74. Петров В. И., Баньковская И. В., Ильчишин И. И. Прогнозирование кавитационной эрозии материала рабочего колеса центробежного и осевого насосов. // Насосы. Турбины. Системы. № 2. 2012. с. 67 - 76.

75. Пушкин Н. А. Анализ и оптимизация низкооборотной ступени конденсатного насоса. // Сборник докладов Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика». Декабрь 2013 г. -М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2013, с. 120 - 125.

76. Ржебаев Э. Е. Питательные насосы для АЭС / Э. Е. Ржебаев, В. М. Жуков, А. А. Евтушенко // Теплоэнергетика. - М. : Энергия, 1977. - № 12. - С. 35-39.

77. Рихтер Л. А. Вспомогательное оборудование тепловых электростанций: Учебное пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 216 с.

78. Рогалев Н. Д. Экономика энергетики: Учебное пособие. - М.: Изд-во МЭИ. 2005. - 288 с.

79. Родионов Л. В., Крючков А. Н., Гафуров С. А. Численное моделирование структуры потока жидкости в проточной части шнеко-центробежного насоса газотурбинного двигателя. [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие. Минобрнауки России, Самар. гос. аэрокосм. ун-т. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т). - Самара. 2011. 113 с.

80. Свобода Д. Г., Жарковский А. А. Влияние модели турбулентности на расчетные интегральные параметры осевого насоса с быстроходностью п = 570. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, том. 15, № 4 (2), 2013, с. 575 -578.

81. Свобода Д. Г., Жарковский А. А. Влияние расчетных параметров на прогнозные интегральные характеристики осевого насоса с быстроходностью п = 570 // «Насосы и оборудование». - 2011. № 3. с. 36 - 39.

82. Свобода Д. Г., Жарковский А. А., Скляревский А. Н. Влияние условий подвода на прогнозные интегральные характеристики осевого насоса с низкой быстроходностью. // VI Всероссийская конференция «Актуальные проблемы машиностроения», 25-27.03.2014. с. 527 - 530.

83. Слесаренко В. В. Насосы и тягодутьевые машины тепловых электростанций: Учебное пособие. - Владивосток: Издательство ДВГТУ, 2002.

84. Солодченков Е. В. Конденсатные насосы для современной энергетики. // «Насосы и оборудование». - 2011. № 3. с. 36 - 39.

85. Тришкин С. К., Солодченков В. Ф. Пути повышения эффективности работы конденсатных насосов типа 1КсВ для тепловых электростанций. // «Насосы и оборудование». - 2014. № 6. с. 20 - 24.

86. Циммерман С. Д., Анкудинов А. А. Основные направления развития гидромашиностроения на Калужском турбинном заводе. Вестник Южно-Уральского государственного университета. № 1 (41) 2005. Серия «Машиностроение». Выпуск 6. Изд-во Южно-Уральского государственного университета, с. 58 - 64.

87. Черноштан В. И., Кузнецов В. А. Трубопроводная арматура ТЭС: Справочное пособие. -М.: Издательство МЭИ, 2001. - 368 с.: ил.

88. Шальнев К.К. Щелевая кавитация // Инженерный сборник. М. - Л.: -1950. Т.8. с. 3-34.

89. Шапиро А. С. Структура реального течения в центробежных и осевых насосах / А. С.Шапиро. - М. : МГИУ, 2004. - 280 с.

90. Шварцбурд Б. И. Выбор материалов при конструировании гидравлических машин. - М.: изд-во Московский энергетический институт, 1976.

91. Шерстюк А. Н. Вентиляторы и дымососы. М.: Энергоиздат, 1957, 184 с.

92. Шиль Ю. Тенденции развития питательных насосов. Вестник Южно-Уральского государственного университета. № 1 (41) 2005. Серия «Машиностроение». Выпуск 6. Изд-во Южно-Уральского государственного университета, с. 32 - 46.

93. ANSYS CFX-Solver Modeling Guide. Release October 2014 version 14.5.

94. ANSYS CFX-Solver Theory Guide. Release October 2014 version 14.5.

95. Bungartz Frank. Einsatz von Kreiselpumpen bei kavitationskritischen Förderprozessen. // Pumpen und Kompressoren fur den Weltmarkt 2015 mit Druckluft- und Vakuumtechnik, VDMA Pumpen + Systeme, Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik. c. 29 - 39.

96. Centrifugal Pumps Handbook. Third edition. Sulzer pumps LTD, Butterworth-Heinemann, 2010.

97. Drbal. F. Lawrence. Power Plant Engineering. Springer Science+Business Media, 1996.

98. Geerts Stephan. Experimental and Numerical Study of An Axial Flow Pump. Ph. D. Thesis. May 2006. Department of Fluid Mechanics and Thermodynamics. Faculty of Applied Sciences. Vrije Universiteit Brussel. Belgium.

99. Grist Edward. Cavitation and the Centrifugal Pump: A Guide For Pump Users. - Taylor & Francis. USA. 1998.

100.H F Li, Z B Pan, M H He, K Ji, W C Zhou, S M Min. Research of the cavitation performance of the condensate pump. 6th International Conference on Pumps and Fans with Compressors and Wind Turbines. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 52. 2013.

101. Karsten Berlin. Handbuch fur Dampf- und Kondensatanlagen. http://www.dampfundkondensat.de/pumpen-kondensatpumpen.html (дата обращения 28.03.2018)

102.Lähn Stefan. Neue Wege in der Flüssigkeitsringtechnik. // Pumpen und Kompressoren für den Weltmarkt 2015 mit Druckluft- und Vakuumtechnik, VDMA Pumpen + Systeme, Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik. c. 82 - 88/

103.Li D H, Zhao Y, Wang G Y. Global design optimization for an axial-flow tandem pump based on surrogate method. 6th International Conference on Pumps and Fans with Compressors and Wind Turbines. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 52. 2013.

104.0nitsuka K., Ohba H, Munekata M, Yoshikawa H, Terachi H. Studies on the Impeller and Guide Vane of Axial-flow Pump and Shape of Suction Pipe for Pump Gate. // Proceedings of the 8th International Symposium on Experimental and Computational Aerothemodynamics of Internal Flows. Lyon, July 2007.

105.Rodi W., Bonnin J. C., Buchal T. Test case 4, ERCOFTAC Workshop on Data Bases and Testing of Calculation Methods for Turbulent Flows, 1995.

106.Sedlar M., Soukal J., Kratky T., Vyroubal M. Numerical prediction of impacts of cavitation in pumps for power generation. // Thermal Engineering. Volume 62, Issue 6, 2015, pp. 408 - 413.

107.Sedlar M., Zima P., Kratky T. CFD analysis of unsteady cavitation phenomena in multistage pump with inducer. // 26th IAHR Symposium of Hydraulic Machinery and Systems. IOP Conf. Series: Earth and Evnironmental Science. № 15. 2012.

108.Sloteman Donald P. Cavitation in High Energy Pumps - Detection and Assessment of Damage Potential. Proceedings of the twenty-third International Pump Users Symposium. 2007.

109. Tuzson John. Centrifugal pump design. «A Wiley-Interscience publication». United Stated of America, 2000.

110.Zhao Y, Bai Z Y, Zhang M D, Wang G Y. Analysis of the performances of an axial flow tandem pump based on CFD computations. 26th IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. # 15. 2012

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Акт внедрения результатов исследования

Филиал акционерного общества «ГМС Ливгидромаш» в городе Москва ИНН 5702000265 КПП 771443001 ОГРН 1025700514476 ОКПО 00217975

Адрес: Россия, 125252, г. Москва

ул. Авиаконструктора Микояна, 12

Тел.: [phone]. Факс: [phone]

E-mail: infoQhms.ru www.grouphms.ru

(л> ГМС ЛИВГИДРОМАШ

«УТВЕРЖДАЮ»

Фили;

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы: «Создание и исследование полирядного конденсатного насоса с мультипланными рабочими органами» соискателя ученой степени кандидата технических наук Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ» РЯБЦЕВА Егора Андреевича

Результаты диссертационной работы Рябцева Егора Андреевича «Создание и исследование полирядного конденсатного насоса с мультипланными рабочими органами», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, планируются к использованию в разработках компании АО «ГМС Ливгидромаш».

Планируются к внедрению следующие результаты исследования:

1. Представленная конструктивная схема трёхрядной активной части осевого насоса; технология её изготовления и рекомендации по расчету лопастных и лопаточных систем.

2. Результаты расчетно-теоретического и экспериментального исследований, позволяющие разработать насосный агрегат обладающий повышенными антикавитационными качествами по сравнению с традиционными осевыми гидравлическими машинами.

Заместитель директора -генеральный конструктор

Приложение 2. Предлагаемая эскизная компоновка агрегата конденсатных насосов (АКН)

110

Рис. П2.1. Вид АКН со стороны привода КН2

Рис. П2.2. Разрез АКН по КН2

п

__Ц_

Рис. П2.3. Вид АКН со стороны крышки

Рис. П2.4. 3Б модель АКН и трёхрядные осевые мультипланные рабочие органы входящих в его состав

Список элементов АКН (рис. П2.1 - П2.3):

1. Подпятник быстроходный (см. конструкцию в [69]).

2. Уплотнение торцевое КН1.

3. Уплотнение торцевое КН2.

4. Подшипник скольжения КН1.

5. Подшипник скольжения КН2.

6. Трубка.

7. Рабочее колесо КН1.

8. Направляющий аппарат КН1.

9. Вал КН1.

10. Втулка.

11. Корпус картриджа КН1.

12. Рабочее колесо КН2.

13. Направляющий аппарат КН2.

14. Вал КН2.

15. Радиальный подвод.

16. Радиальный отвод.

17. Радиальный отвод.

18. Эластичный подшипник.

19. Лабиринтное уплотнение.

20. Корпус.

21. Корпус подпятника.

22. Крышка.

23. Крышка уплотнения.

24. Пробка.

25. Крышка.

26. Крышка подшипника.

27. Крышка корпуса.

28. Корпус картриджа КН2.

29. Регулировочные кольца.

30. Крышка подшипника.

105 - 132. Стандартные изделия. 150 - 152. Набивка/вкладыши.

Приложение 3. Перечень элементов макетного образца полирядного насоса КН1 и КИП стенда

Наименование изделия Обозначение Материал Масса, кг Стоимос ть, руб

Картридж МИФТ.641618.10 СБ сборка 1,62 9000

Рабочее колесо МИФТ.641618.11 СБ

Втулочный ряд рабочего колеса МИФТ.641618.11.1 0,8 5500

Средний ряд рабочего колеса МИФТ.641618.11.2 Пластик ABS (акрилонитрилбутадие нстирол)

Периферийный ряд рабочего колеса МИФТ.641618.11.3

Направляющий аппарат МИФТ.641618.12 СБ

Втулочный ряд направляющего аппарата МИФТ.641618.12.1 0,82 3500

Средний ряд направляющего аппарата МИФТ.641618.12.2

о Периферийный ряд направляющего аппарата МИФТ.641618.12.3

о CÖ Корпус картриджа МИФТ.641618.13 СБ сборка 71,27 32634

33 JK pq 3 о аз Корпус цилиндрический МИФТ.641618.13.1 Ст20 7,5 4567

Патрубок выходной (4 единицы) МИФТ.641618.13.2 Ст3 4,12 (1 ед.) 8567

Ä о ч о. Фланец корпуса верхний МИФТ.641618.13.3 Ст3 22,36 5500

S ^ SP ^r Фланец корпуса нижний МИФТ.641618.13.4 Ст3 17,2 5500

Втулка коническая аппарата МИФТ.641618.14 Ст20 4,4 3200

£ s Втулка цилиндрическая аппарата МИФТ.641618.15 Ст20 0,83 2100

з о Втулка коническая колеса МИФТ.641618.16 Ст20 2,5 3200

аз s « и « 2 CP s Кронштейн МИФТ.641618.20 СБ сборка 0,85 4671

Корпус сальника МИФТ.641618.20.1 СтЗпс 0,52 2300

ч о Крышка сальника МИФТ.641618.20.2 СтЗпс 0,31 1159

С Сальник МИФТ.641618.20.3 Фторопласт 4 - 800

Шайба МИФТ.641618.20.4 Ст20 0,02 412

Фонарь МИФТ.641618.30 СБ сборка 14,25 14601

Фланец двигателя МИФТ.641618.30.1 Ст3 3,11 4500

Корпус фонаря МИФТ.641618.30.2 СтЗпс 10,22 7890

Втулка подшипника МИФТ.641618.30.3 СтЗпс 0,02 321

Крышка подшипника (2 ед.) МИФТ.641618.30.4 СтЗпс 0,45 (1 ед.) 1890

Основание МИФТ.641618.40 СБ сборка 17,88 21260

Камера всасывания МИФТ.641618.40.1 СтЗпс 3,46 6300

Шайба МИФТ.641618.40.2 Ст20 1,13 700

Втулка упорная МИФТ.641618.40.3 БрА5 0,33 2200

Подпятник МИФТ.641618.40.4 Пластик 0,45 800

Фланец основания МИФТ.641618.40.5 Ст3пс 6,79 5500

Вал МИФТ.641618.50 Сталь 40Х 4,32 4560

Шпилька (4 ед) МИФТ.641618.60 Сталь 10кп (оцинкованная) 0,35 (1 ед.) 1200

Стандартные изделия

Наименование изделия ГОСТ Кол-во единиц Стоимость, руб

Болт М12х25 ГОСТ 7798-70 20 240

Болт М12х35 ГОСТ 7798-70 4 60

Болт М12х50 ГОСТ 7798-70 12 240

Винт М6х12 ГОСТ 17413-80 3 12

Гайка М12 ГОСТ 5915-70 32 98

Дюбель 12 х 70 -- 4 20

Муфта МУВП-3 ГОСТ 21424-93 1 3120

Ниппель ГОСТ 8967-75 2 10

Подшипник 1303 ГОСТ 28428-90 1 102

Пробка ГОСТ 13973-74 1 34

Прокладка паронит ГОСТ 481-80 3 60

Прокладка фторопласт-4 ГОСТ 15180-86 1 43

Шпонка ГОСТ 23360-78 1 15

Электродвигатель АИР90Ь2 3.3 кВт 3000 об/мин ГОСТ Р 51689-2000 1 8769

Прочее (измерительные приборы, оборудование, элементы стенда и т.д.)

Наименование изделия Кол-во единиц Стоимость, руб

Коллектор МИФТ.641618.60 СБ сборка 18200

Корпус коллектора МИФТ.641618.60.1 (стенки) 3 9000

Крышка коллектора МИФТ.641618.60.2 1 3000

Обечайка МИФТ.641618.60.3 2 4000

Ножки коллектора 4 2200

Манометр низкого давления 1 3000 (с учетом поверки)

Расходомер Danfoss MASSFLO Flowmaster Type MASS 6000 1 Предоставлено организацией

Переходник МИФТ.641418.90 1 8628

Частотный преобразователь Е2-8300 - 015Н 1 24100

Штуцер приварной ГОСТ 16045-70 2 90

Труба пластиковая 75 SDR11 8 4400

Угольник 75 90 град. 4 599

Муфта соединительная пластиковая 4 369

Тройник 75 3 869

Сменный нагреватель 1 870

Фланец пластиковый PPRC 75 2 244

Заглушка фланцевая 80 ОСТ 26-11-07-85 1 520

Колесо рабочее осевое МИФТ.641618.70.1 1 3000

Аппарат направляющий МИФТ.641618.70.2 1 3000

Вакуумный насос НВВ-6 1 28800

Вакуумметр 2 1270

Бак REFLEX 180 л 1 7456

Задвижка 1 450

Кран шаровой 2 223

Итого было затрачено на изготовление экспериментального образца: 219 077 р.

Перечень оборудования КИП стенда

Испытательный стенд полирядного экспериментального насоса

№ п/п Наименование прибора Ед. измерения Предел измерений Измеряемый параметр Место установки

1 Манометр Кгс/см2 0 - 2,5 Кгс/см2 Давление на всасывании Коллектор всасывания

2 Пьезометр м. вод. ст. 2,5 м Давление нагнетания Участок за НА

3 Вакууметр кгс/см2 0 - -1 кгс/см2 Вакуум в баке Бак

4 Расходомер ультразвуковой Magflo Flowmeter Type Mag 5000 м3/ч 0,01 - 800 м3/ч Подача Прямой участок за насосом

5 Термометр °С 0 - 100°С Температура воды в подводящем патрубке Всасывающий патрубок

6 Ваттметр кВт 0,01 - 160 кВт Мощность ЭД ЭД, подключение «Звездой», снятие значений с трех фаз