Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Совершенствование сотовых уплотнений осевых турбин

Диссертация: Совершенствование сотовых уплотнений осевых турбин
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Предложены пути повышения эффективности элементов проточной части турбины за счет применения сотовых уплотнений радиальных зазоров рабочих и направляющих лопаток. Обоснованы расчетные формулы по определению влияния величины радиальных зазоров на КПД турбинных ступеней с сотовыми уплотнениями. Дана оценка возможного повышения КПД турбины при установке сотовых уплотнений в процессе ремонта… Читать ещё >

Совершенствование сотовых уплотнений осевых турбин (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Основные обозначения
  • Глава 1. Постановка задач исследований
    • 1. 1. Анализ основных конструкций сотовых уплотнений и пути их совершенствования
    • 1. 2. Исследования сотовых уплотнений и проблема их использования в турбомашинах
    • 1. 3. Задачи исследований
  • Глава 2. Методика эксперимента. Стенды и принципы измерений, обработки и обобщения опытных данных
    • 2. 1. Обоснование выбора оптимальных размеров сотовых уплотнений
    • 2. 2. Методика экспериментальных исследований
      • 2. 2. 1. Моделирование сотовых уплотнений
      • 2. 2. 2. Экспериментальные стенды, измерительные схемы и приборы
      • 2. 2. 3. Методика обработки экспериментальных данных
  • Глава 3. Экспериментальные исследования сотовых уплотнений
    • 3. 1. Исследования различных конструкций сотовых уплотнений на статических стендах
      • 3. 1. 1. Исследование пространственной структуры потока в ячейках сотового уплотнения
      • 3. 1. 2. Определение расходных характеристик каналов с сотовыми уплотнениями
      • 3. 1. 3. Исследования динамики потока в щелевидных сотовых каналах
      • 3. 1. 4. Сопоставление различных типов конструкций лабиринтных уплотнений
    • 3. 2. Характеристики ступеней с использованием сотовых уплотнений для венца рабочих лопаток
  • Глава 4. Рассмотрение методики оптимизации сотовых уплотнений и учета их влияния в радиальных зазорах на эффективность работы ступеней турбомашин
    • 4. 1. Методика оптимизации сотовых уплотнений по геометрическим показателям конструкции
    • 4. 2. Учет влияния протечек через радиальный зазор в направляющих аппаратах турбин
    • 4. 3. Влияние изменения радиальных зазоров на потери энергии в безбандажных турбинных ступенях
  • Глава 5. Разработка и внедрение оптимальных конструкций сотовых уплотнений в проточной части турбин газоперекачивающих агрегатов
    • 5. 1. Пути модернизации проточной части турбины газоперекачивающего агрегата
    • 5. 2. Экономический эффект для турбоагрегата при совершенствовании уплотнений сотового типа в его проточной части

Одним из перспективных направлений для повышения экономичности и надежности работы турбин и компрессоров является сокращение потерь, связанных с утечками рабочего тела по различным зазорам между вращающимися и неподвижными деталями агрегатов.

В процессе эксплуатации вследствие силовых воздействий на статор и ротор, а также термических расширений их элементов на переходных режимах, зазоры в проточной части могут изменяться в широких пределах.

Проблема восстановления монтажных зазоров в процессе модернизации и капитального ремонта установок включает как расчетные методы определения гарантированных зазоров с учетом влияния динамических нагрузок, так и применение различных легкоистирающихся вставок между деталями ротора и статора.

Применение сотовых уплотнений позволяет достигать определенного эффекта за счет уменьшения утечек рабочего тела и повышения надежности работы конструкции при возможных задеваниях вращающихся частей ротора об элементы статора.

Однако положительный эффект может быть достигнут лишь при соблюдении оптимальных конструктивных параметров сотовой структуры с учетом технологических факторов в процессе ее изготовления и целевого применения сотовых уплотнений в парои газотурбинных установках и двигателях, без снижения их виброустойчивости.

Сотовые уплотнения, являясь разновидностью лабиринтных уплотнений, имеют тем не менее целый ряд существенных отличий и преимуществ, изучению которых и посвящается настоящая работа.

Результаты работы могут быть рекомендованы к использованию конструкторскими бюро турбостроительных заводов и ремонтных организаций при проектировании новых и модернизации действующих турбоагрегатов.

Заключение

.

В результате проведенных автором исследований сотовых уплотнений турбомашин получено следующее:

1. Обоснована необходимость совершенствования конструкции уплотнений турбомашин и методики расчета течения в них в направлении минимизации утечек, повышения надежности эксплуатации, простоты изготовления и ремонта, безопасности элементов проточной части при задеваниях.

2. В результате комплексных исследований на статических и динамических стендах выявлена физическая сущность течения в сотовых уплотнениях, которая обуславливает необходимость уточнения и дальнейшего развития теории реального лабиринта с целью учета влияния многочисленных конструктивных и режимных факторов, влияющих на течение в каналах с сотовыми стенками. Предложена модель течения и ее организация в щеле-видных каналах, построенная на основании изучения структуры потока в ячейках и прилегающем канале с учетом взаимного влияния потоков.

3. Разработана методика оптимизации геометрических параметров сотовых уплотнений с целью минимизации утечки рабочей среды в уплотнениях турбомашин. Получены расчетные формулы для определения коэффициента гидродинамического сопротивления каналов с сотовыми стенками в широком диапазоне изменения геометрических параметров каналов с учетом физической картины течения.

4. Предложены пути повышения эффективности элементов проточной части турбины за счет применения сотовых уплотнений радиальных зазоров рабочих и направляющих лопаток. Обоснованы расчетные формулы по определению влияния величины радиальных зазоров на КПД турбинных ступеней с сотовыми уплотнениями. Дана оценка возможного повышения КПД турбины при установке сотовых уплотнений в процессе ремонта газотурбинных установок.

5. Проведены модельные и натурные испытания турбины высокого давления газоперекачивающего агрегата ГТ-750−6 с сотовыми уплотнениями на периферии проточной части над рабочими лопатками, что привело к уменьшению радиальных зазоров и, соответственно, утечки рабочего газа с восстановлением полезной мощности турбины.

6. Обосновано применение сотового уплотнения на торцах направляющих лопаток второй ступени ТВД агрегата ГТ-750−6, что позволит уменьшить радиальные зазоры на 2. 3 мм с возможным повышением КПД ступени до 4%.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.Х. Теория авиационных газовых турбин. М.: Машиностроение, 1979.-245 с.
  2. Г. Н. Турбулентные свободные струи жидкостей и газов. М,-JL: Госэнергоиздат, 1948. — 288 с.
  3. H.H., Павлюков В. Н. Влияние корневого радиального зазора в направляющем аппарате на характеристики турбинной ступени // Теплоэнергетика. 1992. — № 6. — С. 29−32.
  4. Аэродинамические характеристики ступеней тепловых турбин / H.H. Афанасьева, В. Н. Бусурин, И. Г. Гоголев и др. Под общ. ред. В. А. Черникова Л.: Машиностроение, 1980. — 263 с.
  5. A.c. 1 254 792 СССР, МКИ3 F 01 D 11/02, F 04 D 29/08, 1984.
  6. A.c. 1 749 495 СССР, МКИ3 F 01 D 11/08, F 16 J 15/44, 1992.
  7. A.c. 1 313 057 СССР, МКИ3 F 01 D 11/08, F 04 D 29/08, 1987.
  8. A.c. 1 228 563 СССР, МКИ3 F 01 D 11/08, F 04 D 29/08, 1986.11 .Барский И. А. Влияние радиального зазора в сопловом аппарате на реактивность и КПД осевой турбины // Изв. вузов. Машиностроение. 1979. -№ 4. — С. 55−59.
  9. E.H. Расчет эффективности газовой завесы за перфорированным участком поверхности, омываемой турбулентным потоком // Изв. вузов. Энергетика. 1979. — № 1. — С. 83−89.
  10. Г. А., Пшик В. Р. Экспериментальное исследование виброактивности уплотнений валов турбомашин // Энергомашиностроение. 1982. -№ 4. — С. 5−8.
  11. Г. А., Хижняк JI.A. Экспериментальное исследование сотового уплотнения // Химическое и нефтяное машиностроение. 1978. — № 9. — С. 9−10.
  12. Г. А., Чернов В. Ю. Разработка и исследования сотовых уплотнений валов центробежных компрессоров // Экспресс-информация. Сер. ХМ-5. 1978. -№ 7. — С. 1−15.
  13. В.Т. и др. Применение сотового уплотнения для организации охлаждения элементов проточной части газовых турбин // Изв. вузов. Ядерная энергетика. 1995. — № 5. — С. 52−56.
  14. В.Т., Климцов A.A., Перевезенцев В. Т., Герке В. Г. О физической сущности течения рабочей среды в камерах лабиринтных уплотнений тур-боустановок // Ядерная энергетика. 1996. — № 2. — С. 52−55.
  15. В.М. Интенсификация теплообмена в судовых установках. Д.: Судостроение, 1969. — 364 с.
  16. Внедрение сотовых уплотнений в проточной части ТВД ГТ-750−6: Отчет о НИР № 2466/1125 / Брян. гос. техн. ун-т- Руководитель В. Т. Буглаев. -Брянск- 1999. 89 с. — Исполнители A.A. Климцов, В. Т. Перевезенцев, C.B. Перевезенцев.
  17. М.М., Михеев A.M., Конев К. А. Справочник работника газовой промышленности. 2-е изд. -М. Недра, 1989. — 286 с.
  18. Ю.Ф., Олимпиев В. В., Федотов И. А. Теплоотдача и трение на поверхности со сферическими выемками // Изв. вузов. Авиационная техника. 1996. — № 3. — С. 16−21.
  19. ГОСТ 8.563.1−97 Диафрагмы, сопла ИСА 1932 и трубы Вентури, установленные в заполненных трубопроводах круглого сечения. Межгосударственный стандарт. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. — Минск. — 1997. — 62 с.
  20. ГОСТ 8.563.2−97 Методика выполнения измерений с помощью сужающих устройств. Межгосударственный стандарт. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. — Минск. — 1997. — 86 с.
  21. Е.А., Михайлова В. А., Тырышкин В. Г. Особенности процесса обтекания концевых частей необандаженных лопаток и их влияние на КПД турбинной ступени // Теплоэнергетика. 1970. — № 4. — С. 34−37.
  22. М.Е., Самойлович Г. С. Основы аэродинамики осевых турбомашин. -М.: Машгиз, 1959.-428 с.
  23. М.Е., Трояновский Б. М. Исследование и расчет ступеней осевых турбин. М.: Машиностроение, 1964. — 628 с.
  24. М.С. Повышение экономичности турбоагрегатов электростанций за счёт оптимизации типовых и применения новых конструкций лабиринтовых уплотнений. Дис. канд. техн. наук. — Алма-Ата. — 1986. — 221 с.
  25. В.А., Жаркой М. С. К расчету протечек в лабиринтовых уплотнениях при переходных режимах работы турбомашин // Изв. вузов. Энергетика. 1985. — № 10. — С. 81−84.
  26. P.A., Мамаев Б. И. Минимально допустимый радиальный зазор в турбине ГТД // Изв. вузов. Авиационная техника. 1989. — № 3. — С. 52−56.
  27. А.И. Методы аэродинамического совершенствования ступеней мощных тепловых турбин. Дис. док. техн. наук. — JL, 1980. — 449 с.
  28. И.И. Газовые турбины и газотурбинные установки. Т.1 М.: Машгиз, 1956. — 434 с.
  29. И.И. Теория турбомашин. JI.: Машиностроение, 1972. — 535 с.
  30. И.И., Климцов A.A. Потери энергии в турбинных ступенях с бандажом и без бандажа. Теплоэнергетика. — 1963. — № 2. — С. 20−25.
  31. И.И., Лапшин K.JL, Гаев В. Д. О влиянии протечек через открытый корневой зазор на потери энергии в турбинной ступени // Изв. вузов. Энергетика. 1984. — № 7. — С. 90−93.
  32. A.A., Захаренко В. А., Цибин А. Г. Испытание турбинной ступенис сотовым радиальным уплотнением // Изв. вузов. Энергетика. 1987. 3. С. 95−98.
  33. A.A., Перевезенцев В. Т., Зимин Е. С. Испытание бандажной ступени с радиальными уплотнениями различной конструкции // Изв. вузов. Машиностроение. 1990. — № 8. — С. 61−63.
  34. А.Н. Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов. М.: Нефть и газ, 1999. — 463 с.
  35. А.Г. Анализ нестационарного течения в лабиринтных уплотнениях турбомашин // Теплоэнергетика. 1986. -№ 12. — С. 31−36.
  36. Л.А., Кринский А. А., Кореневский JI. Г. Температурное состояние ротора и корпуса газовой турбины ГТ-750−6 // Энергомашиностроение. 1967.-№ 12.-С. 15−18.
  37. JI.A., Богорадовский Г. И., Кринский A.A., Кузнецов A.JL, Маль-цуров И. И. Основные результаты испытаний опытно-промышленного образца газотурбинной установки ГТ-750−6 H3JI // Энергомашиностроение, 1965. -№ 5. С.1−7.
  38. С.С., Ляховский Д. Н., Пермяков В. А. Моделирование теплоэнергетического оборудования. М.-Л.: Энергия, 1966. — 351 с.
  39. Н.В. О взаимном влиянии местных сопротивлений // Изв. вузов. Авиационная техника. 1959. -№ 3. — С. 143−145.
  40. В.И. и др. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов. -М.: Машиностроение, 1979. 447 с.
  41. Ю.Г., Олимпиев В. В., Конахин A.M., Кумиров Б. А., Шинкевич О. П. Резонансное возмущение потока в каналах с дискретными выступами // Изв. вузов. Авиационная техника. 1994. — № 1. — С. 79−82.
  42. В.И. Энергосберегающие технологии в трубопроводном транспорте природных газов. М.: Нефть и газ, 1998. — 352 с.
  43. В.В., Абдрахманов А. Р., Алексеева О. В. Модель течения и расчет теплообмена и трения в канавках, обтекаемых турбулентным потоком // Труды второй Российской конференции по теплообмену. В 8 томах. Т.6. М.: Издательство МЭИ. 1998. — С.175−177.
  44. В.Г. Исследование лабиринтного уплотнения // Энергомашиностроение. 1980. — № 10 — С.17−21.
  45. В.Г. Расходные характеристики уплотнений с одиночным и групповым дросселем // Тяжелое машиностроение. 1993. — № 9. — С. 4−7.
  46. В.Г. Расцентровка разъемных деталей под влиянием радиального градиента температур // Энергомашиностроение. 1989. — № 10. — С.33−35.
  47. В.Г. Уточненная теория и расчет лабиринтных уплотнений турбо-машин // Энергомашиностроение. 1977. — № 9. — С. 10−12.
  48. В.Г., Резник Л. Б. Новый тип лабиринтовых уплотнений для турбо-машин // Энергомашиностроение. 1978. — № 5. — С. 5−8.
  49. Пат. 2 039 872 России МХИ3 F 01D11/08, 1995.
  50. Пат. 2 180 668 США, МКИ3 1615/28, 1615/40, 1980.
  51. Пат. 4 162 077 США, МКИ3 F16J15/44, 1979.
  52. Пат. 4 218 066 США, МКИ3 F16J 015/44, 1980.
  53. Пат. 4 623 298 США, МКИ3 F01D 011/02, 1986.
  54. Пат. 4 897 021 США, МКИ3 F01D 005/02, 1990.
  55. Пат. 5 037 114 США, МКИ3 F16J 015/447, 1991.
  56. Пат. 5 161 942 США, МКИ3 F01D 025/32, 1992.
  57. Пат. 6 171 052 США, МКИ3 F02C 007/18, 2001.
  58. Пат. 2 103 007 Франции, МКИ3 01Д5/00, 1972.
  59. Р.Г., Нестеренко В. Г., Любатуров A.M. Исследование газодинамической эффективности лабиринтных уплотнений ГТД с профильной стенкой статора // Изв. вузов. Авиационная техника. 1983. — № 1. — С. 105 108.
  60. В.А. Авиационный двигатель ПС-90А (особенности конструкции, работа и эксплуатация). М.: МГА, 1989. — 91с.71 .Программа расчета технического состояния ГПА с двухвальной ГТУ. РАО «Газпром», П «Мострансгаз», 1998. 39 с.
  61. Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М.: Наука, 1968. — 288 с.
  62. А.Я. Исследование эффективности применения сотовых уплотнений радиального зазора в газовых турбинах // Технический отчет № 6103. -ЦИАМ, — 1968.-56 с.
  63. А.Я. Эффективность применения сотовых уплотнений радиального зазора в газовых турбинах // Тр. ЦИАМ № 479. -1970.-20с.
  64. А .Я., Авдеенко О. В. Исследование влияния размеров сотовых ячеек на эффективность уплотнительных устройств с различными вращающимися элементами // Тр. ЦИАМ № 1156. 1985. — 11 с.
  65. А.Я., Измайлов Ш. А., Пьяных JI.A., Авдеенко О. В. Исследование структуры течений в безбандажной турбинной рабочей решетке на модели с движущейся ограничивающей поверхностью // Технический отчет № 10 032. ЦИАМ. — 1983. — 40 с.
  66. С.Ш., Хоменюк Л. А., Мороз О. И. и др. Оценка погрешности при определении КПД проточной части турбины // Теплоэнергетика. -1981.-№ 2,-С. 59−61.
  67. РТМ 24.020.33−75. Турбины паровые и газовые стационарные, компрессоры. Лабиринтовые уплотнения. Выбор типа и расчет протечек. М.: Изд. официальное. — 1975. — 34 с.
  68. Г. С. Новые формулы для расчета лабиринтового уплотнения // Известия ВТИ. 1950 — № 9. — С. 22−23.
  69. Г. С. Авиационные газотурбинные двигатели: конструкция и расчет деталей. М.: Машиностроение, 1981. — 549 с.
  70. Совершенствование гидродинамических показателей энергоустановок: Монография / Под ред. В. Т. Буглаева. Брянск: БИТМ, 1995. — 226 с.
  71. A.M. Теория судовых турбин. Л.: Судостроение. 1985. 472 с.
  72. В.И., Фингер Е. Д., Авдеева A.A. Теплотехнические испытания котельных агрегатов. М.: Энергия, 1977. — 296 с.
  73. В.Г., Ширков Б. А. Влияние утечек через радиальные зазоры между ротором и направляющим аппаратом на КПД турбинной ступени // Энергомашиностроение. 1962. — № 12. — С. 26−29.
  74. Уплотнения и уплотнительная техника: Справ. / Под общ. ред. А.И. Голу-бева, Л. А. Кондакова. М.: Машиностроение, 1986. — 463 с.
  75. Э.М. Теория лабиринтовых уплотнений с неполным гашением скорости: Доклады АН СССР, 1950, т. 75, № 4, с. 531−533.
  76. Г. Теория пограничного слоя. М.: Физматгиз, 1974. — 711 с.
  77. J.A. Demko, G.L. Morrison, D.L. Rhode. The Prediction and Measurement of Incompressible Flow in a Labyrinth Seal (Расчет и измерение несжимаемого течения в лабиринтном уплотнении) // Transactions of the ASME. 1990. -Ser.A. — № 4. — p.88−95.
  78. Egli A. The Leakage of steam through Labyrinth Seals. Transactions of ASME. — 1935,-v. 57. — № 3. — p. 115−122.
  79. Friedrich H. Untersuchungen uber das Verhalen der Schaufel spaltdichtungen in Gedenlauf — Dampfturbinen. — Mitt, forech. Abst. G.H.H., Oct., 1933, S. 513 517.
  80. M. Gad-el-Hak Visualization Techniques for Unsteady Flows: An Overview (Методы визуализации нестационарных течений: обзор) // Transactions of the ASME. 1989. — Ser.A. -№ 5. -p. 164−179.
  81. Gercke M.J. Berechnung der Ausflussmengen von Labyrinth-dichtungen. Die Warme, 1934, 57 J., n. 32, S. 513−517.
  82. J. Moore, J.S. Tilton Tip Leakage Flow in a Linear Turbine Cascade (Утечка у концов лопаток в прямой турбинной решетке) // Transactions of the ASME. -1989, — Ser.A. -№ 1.-p.22−32.
  83. Jerie J. Flow through straight-thorough labyrinth seals. Proceedings of the seventh international congress for applied mechanics, Vol.2, Part I, 1943, p. 7082.
  84. Komotori K. A consideration on the Labyrinth Packing of Straight-Through Type. Trans. J.S.M.E., 1957, Vol.23, n. 133, p. 617−623.
  85. Martin P. Beitrag zur Durchflu3berechnung von Spaltdichtungon. Warme, 1971, В. 77, H.S., S. 111−124.
  86. Matile С., Strub R.A. Centrifugal Hypercompressors for Ethylene. Sulzer Technical Review. — 1975. — v.57. — № 1 — p.17−36.126
  87. Meyer C.A., Lowrie J.A. The leakage Thru Straight and Slant labirinths and Honeycomb Seals. Transactions of the ASME. — 1975. — v.97. — Ser.A. — № 4. — p.34−41.
  88. Nelson C.C. Analysis for Leakage and Rotordynamic Coefficients of Surface-Roughened Tapered Annular Gas Seals. Honeycomb Seals. Transactions of the ASME. — 1984. — v.106. — Ser.A. — № 4. — p.158−165.
  89. Schiller W. Uberkritische Entspannung kompressibler Flussigkeiten. -Forschung auf dem Gebiete des Ingenieurwesens, 1933, S. 128−132.
  90. Stodola A. Die Dampfturbinen. Berlin: Verlag von J. Springer, 1905 — S. 754.
  91. T.W. Ha, G.L. Morrison, D.W. Childs. Friction-Factor Characteristics for Narrow Channels With Honeycomb Surfaces. Transactions of the ASME. -October 1992.127
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!