Збільшення ресурсу і електричної потужності останнього ступеню парової турбіни при супергідрофобному покритті її соплових апаратів

Abstract

Проведено аналіз структури руху і утворення крупних крапель в міжлопатковому каналі парової турбіни. Отримано, що попадання крапель на поверхню лопаткового апарату призводить до виникнення плівки з наступним зривом потоку з вихідної кромки у вигляді крупних ерозійнонебезпечних крапель. Саме тому виникає задача оцінки можливості впровадження нанотехнологій на основі супергідрофобних покриттів для підвищення ефективності та надійності проточних частин парових турбін. Досліджувалась можливість використання супергідрофобних покриттів поверхонь напрямних апаратів вологопарових ступенів для підвищення якості проточної частини потужної парової турбіни. Проаналізовано сучасні підходи до нанесення супергідрофобних покриттів на металеві поверхні. Наведено загальну структуру ерозійно-стійкого покриття, що включає металеву матрицю, полімерний полісилоксановий наповнювач з активованих рівномірно розподілених по товщині гідрофобних частинок різної форми, в тому числі лускатих, і внутрішній ерозійно-стійкий шар. Розглянуто особливості фізичних процесів: змочуваності твердих поверхонь, течії вологої пари в турбіні, стан проблеми. Виконано оцінки з визначення впливу супергідрофобних покриттів, при нанесенні їх на сопловий апарат вологопарового ступеня, на втрати енергії та витрати пари у ступені турбіни. Уперше показано, що реалізація цієї пропозиції повинна привести до суттєвого зменшення розміру крапель вологи в проточній частині та, як наслідок, до збільшення ресурсу робочих лопаток і електричної генерації. Останнє відбувається за рахунок зменшення втрат енергії на тертя на соплових лопатках, при ударах крапель вологи та обтіканні робочих лопаток, а також падіння витрати пари при сепарації. Експертним оцінюванням параметрів, що визначають це зменшення втрат, прогнозовано обсяг додаткової генерації від впровадження супергідрофобних покриттів на соплах останнього ступеня турбіни К-325-23,5.