ОСНОВЫ ТЕОРИИ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ПАРОВЫХ ТУРБИНАХ ТЭС

Предложены основы теории вентиляционных процессов, возникающих и протекающих в ступенях паровых турбин ТЭС на режимах работы с малыми объемными расходами пара в цилиндре низкого давления. Основы теории включают новые физико-математические модели для расчета вентиляционных потерь мощности и вентиляционных разогревов пара и проточной части турбины; поиск и исследование факторов, вызывающих повышенные изгибные нагрузки на рабочих колесах последних ступеней и способных привести к поломке рабочих лопаток. Приведены практические результаты использования основ теории вентиляционных процессов.

Получена новая математическая зависимость для высокоточной оценки вентиляционных потерь мощности, учитывающая все многообразие параметров, определяющих уровень этих потерь (установлено, что сила Кориолиса вносит вдвое больший вклад в вентиляционные потери мощности, чем центробежная сила). На ее основе получены семь простых формул для оперативной оценки вентиляционных потерь в отдельной ступени (с нераскручивающимися от вращения рабочими лопатками последней ступени, с раскручивающимися от вращения рабочими лопатками последней и промежуточной ступеней), в обеспаренной турбине в целом, в том числе по показаниям штатных приборов, расположенных на разъемах выхлопной части цилиндра низкого давления.

В основе новой системы расчета вентиляционных разогревов заложены два экспериментально установленных факта: вентиляционные потери мощности почти постоянны при очень малых объемных расходах рабочего пара; симметричные вентиляционные потоки в межлопаточном канале до момента их разделения на периферии полностью смешиваются. Это позволяет определить полное приращение энтальпии сбрасываемого из ступени пара по отношению к энтальпии подсасываемого в межлопаточный канал рабочего колеса из парового пространства конденсатора. Установлено и подтверждено влияние широкого спектра параметров на уровень вентпотерь мощности и вентиляционных разогревов в турбинной ступени, перечислены меры борьбы с ними. Результаты расчетов вентпотерь и вентразогревов близки к экспериментальным данным разных исследователей.

1. Неуймин, В. М. Универсальная математическая зависимость для высокоточной оценки вентиляционных потерь мощности в ступени турбины ТЭС / В. М. Неуймин // Надежность и безопасность энергетики. – 2011. – № 1 (12), 2 (13). – С. 56–65, 66–76.

2. Неуймин, В. М. К построению физико-математической модели для оценки уров- ня вентиляционных разогревов проточной части турбины ТЭС. Ч. 1, 2 / В. М. Неуймин // Надежность и безопасность энергетики. – 2009, 2010. – № 4 (7), 1 (8). – С. 40–43, 37–42.

3. Возбуждение аксиальных колебаний колес паровых турбин в эксплуатационных условиях / И. П. Усачев [и др.] // Энергетическое машиностроение. – 1981. – № 3. – С. 5–9.

4. Усачев, И. П. О возбуждении аксиальных колебаний в решетках рабочих лопа- ток ступеней ЦНД современных теплофикационных паровых турбин на пуско-остано- вочных режимах / И. П. Усачев, В. М. Неуймин // Проблемы вибрации, виброналадки, вибромониторинга и диагностики оборудования электрических станций: сб. докл. междунар. науч.-техн. совещания. – М.: Всероссийский теплотехнический науч.-исслед. ин-т, 2009. – С. 154.

5. Неуймин, В. М. Методы оценки вентиляционных потерь мощности в ступенях паровых турбин ТЭС / В. М. Неуймин // Теплоэнергетика. – 2014. – № 10. – С. 73–80.

6. Stodola, A. Steam and Gas Turbines / A. Stodola. – N-Y.: Peter Smith, 1945. – 1356 p.

7. Матвеенко, В. А. Особенности работы ЦНД паровых турбин на малорасходных режимах / В. А. Матвеенко, В. Н. Агафонов // Энергетическое машиностроение: обзорная информация. – 1984. – Вып. 12. – С. 54.

8. Котляр, И. В. Универсальный метод расчета потерь на вентиляцию в парциальной турбинной ступени / И. В. Котляр, Е. И. Кончаков // Энергетическое машиностроение: респ. межвед. науч.-техн. сб. – Харьков: Вища шк., 1983. – Вып. 35. – С. 51–60.

9. Котляр, И. В. Метод детального расчета потерь на вентиляцию в парциальной турбинной ступени / И. В. Котляр, Ю. П. Кузнецов, А. Б. Чуваков // Энергетика… (Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ). – 1993. – № 11–12. – С. 101–104.

10. Аракелян, Э. К. Повышение экономичности и маневренности оборудования тепло- вых электростанций / Э. К. Аракелян, В. А. Старшинов. – М.: Изд-во МЭИ, 1993. – 326 с.

11. Ильин, Е. Т. Потери мощности на трение и вентиляцию при работе К-200-130 в малорасходных и моторном режимах / Е. Т. Ильин, С. В. Тараканов // Разработка высокоэффективного энергетического оборудования: сб. статей. – М.: МЭИ, 1984. – С. 121–127. – (Труды Московского энергетич. ин-та. Вып. 623).

12. Новоселов, В. Б. О защите теплофикационной турбины от обратных потоков пара из сетевых подогревателей при сбросе электрической нагрузки / В. Б. Новоселов // Энергомашиностроение. – 1988. – № 9. – С. 46–49.

13. Карницкий, Н. Б. Синтез надежности и экономичности теплоэнергетического оборудования ТЭС / Н. Б. Карницкий. – Минск: ВУЗ-ЮНИТИ, 1999. – 224 с.

14. Балабанович, В. К. Совершенствование схем и режимов работы теплофикационных паротурбинных установок / В. К. Балабанович. – Минск: ПолиБиг, 2000. – 189 с.

15. Костюк, А. Г. Об условиях перехода турбин Т-250/300-23,5 ТМЗ в режим работы без рабочих лопаток последних ступеней / А. Г. Костюк, А. Д. Трухний, А. Д. Ломакин // Теплоэнергетика. – 2004. – № 5. – С. 23–30.

16. Оценка целесообразности работы теплофикационных турбин Т-250/300-240 без по- следней ступени в ЦНД / А. Е. Зарянкин [и др.] // Теплоэнергетика. – 2005. – № 6. – С. 14–18.

17. Неуймин, В. М. Результаты расчета вентиляционных потерь мощности в ступенях паровых турбин ТЭС / В. М. Неуймин // Энергетик. – 2015. – № 1. – С. 50–55.

18. Неуймин, В. М. Практический опыт эксплуатации турбины ПТ-140 без послед- ней ступени / В. М. Неуймин, И. П. Усачев, В. И. Скоробогатых // Теплоэнергетика. – 2004. – № 5. – С. 31–35.

19. Усачев, И. П. О прикорневом отрыве в осевой турбинной ступени / И. П. Усачев, В. М. Неуймин, Л. А. Жученко // Энергомашиностроение. – 1979. – № 3. – С. 9–12.

20. Хаазе, Р. Термодинамика необратимых процессов / Р. Хаазе. – М.: Мир, 1967. – 544 с.

21. Пономарев, В. Н. Исследование работы турбинной ступени на частичных нагрузках / В. Н. Пономарев // Энергомашиностроение. – 1976. – № 2. – С. 11–13.

22. Неуймин, В. М. О мерах по снижению эрозионного износа рабочих лопаток со- временных паровых турбин ТЭС / В. М. Неуймин // Энергетик. – 2011. – № 3. – С. 10–18.

23. Неуймин, В. М. К вопросу об охлаждении ЦНД мощных паровых турбин / В. М. Неуймин, И. П. Усачев // Разработка и исследование элементов энергетического обо- рудования: сб. статей. – Л., 1978. – С. 23–25. – (Труды ЦК ТИ / Науч.-произв. объединение по исслед. и проектир. энергетического оборудования имени И. И. Ползунова; вып. 157).

24. Грачев, О. Е. Новый способ упрочнения рабочих лопаток последней ступени мощных паровых турбин ТЭС / О. Е. Грачев, В. М. Неуймин // ТПА. Трубопроводная арматура и оборудование. – 2014. – № 5 (74). – С. 66–68.

25. ФСА теплофикационных паровых турбин: унифицированная проточная часть низкого давления / В. М. Неуймин [и др.] // Тяжелое машиностроение. – 1990. – № 8. – С. 11–13.

26. Неуймин, В. М. К выбору длины рабочей лопатки последней ступени мощной паровой турбины ТЭС / В. М. Неуймин // Энергетик. – 2014. – № 1. – С. 15–20.