Объектно-ориентированная комплексная оптимизация проточной части мощной паровой турбины

Abstract

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.16 – турбомашины и турбоустановки. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2015. Диссертация посвящена разработке методологии объектно-ориентированной комплексной оптимизации проточной части мощных паровых турбин, которая основана на совместном расчете термогазодинамических процессов в элементах проточной части паровой турбины. На основании современной тенденции постоянного роста спроса общества на электроэнергию становится актуальным проектирование новых и модернизация существующих паровых турбин. Разработана методология объектно-ориентированной комплексной оптимизации проточной части мощных паровых турбин. При реализации этой методологии была усовершенствована математическая модель термогазодинамических процессов моделирования совместной работы системы соплового парораспределения, уравнительной камеры и многоцилиндровой проточной части турбоагрегата, разработаны методики определения: потерь давления в камере за регулирующей степенью с учетом режимных и конструктивных параметров; коэффициента потерь и угла выхода потока рабочего тела с решетки от величины подрезки выходной кромки, а также оценено влияние изменения межвенцового зазора и схемы подачи рабочего тела к сегментам направляющего аппарата на эффективность регулирующей ступени и включено в единое интегрированное информационное пространство САПР "Турбоагрегат". С помощью предложенной методологии выполнена оптимизация проточной части турбины К-310-240 с помощью двух подходов. Первый подход – оптимизация турбины с раздельным определением оптимальных геометрических параметров её объектов, а второй подход – комплексная оптимизация всей турбины. Результаты проведенных расчетов, показали эффективность второго подхода при оптимизации проточной части мощной паровой турбины по сравнению с первым. Использование предложенной методологии позволило увеличить мощность турбины К-310-240 на 6,179 МВт, а абсолютный КПД цикла – на 0,83%.Thesis for degree of Candidate of Sciences in Technique for speciality 05.05.16 – turbomachine and turbine-installations. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2015. This thesis deals with the development of object-oriented methodology for complex optimization of the flow path of powerful steam turbines based on joint calculations of the thermal and gasdynamic processes in the elements of the steam turbine's flow path. Due to the constant growth of the consumption of the electricity by society, it is necessary to design new one or modernize the existing steam turbines. To improve the efficiency of steam turbines the methodology of object-oriented complex optimization of the flow path of powerful steam turbines is developed. The mathematical model of the thermal and gasdynamic processes for combined calculating of the nozzle steam distribution, equalizing chamber, and multicylinder turbine flow path is improved. In this work the methods for determining pressure losses in the regulating chamber with respect to operational and design parameters are developed. The dependence of loss factor and the blade outflow angle on the size of the original trimmed edge is obtained. It is also assessed the impact of changes of axial gap downstream stator and the fluid supply circuit to the nozzle segments on the stage efficiency. This model is included to the integrated information space CAD "Turboagregat". Developed methodology is implemented while optimization of the K-310–240 turbine. As result, it power increases by 6,179 MW, and the absolute efficiency of the cycle - by 0,83%.