Влияние влажности на потери энергии в последних ступенях паровых турбин
Ключевые слова:
последняя ступень, влажность, потери энергии, периферийная и внутриканальная сепарации, эрозия
Аннотация
Представлена методика расчета потерь энергии от влажности с учетом внутриканальной и периферийной сепарации в последних ступенях цилиндров низкого давления (ЦНД) конденсационных паровых турбин, на основе реальное распределение влаги по высоте ступени. Показано, что учет периферийной и внутриканальной сепарации в ступени с рабочей лопаткой 1200 мм уменьшает потери от влажности на 1,3% и соответственно увеличивает КПД ступени hоiс на эту величину.
Если распределить отсепарированную влагу с учетом расположения щелей внутриканальной сепарации, а отсепарированную периферийную влагу — по линейному закону в верхней четверти ступени, то значение реальной влажности на периферии уменьшится на 8%. Это позволит более точно учитывать ударную эрозию рабочих лопаток на входном участке периферийной зоны рабочих лопаток.
Рекомендован расчет потери энергии от влажности не во внутреннем относительном КПД hоi в составе дополнительных потерь, а внутри лопаточного КПД hол, поскольку данные потери формируются в решетках ступени, в отличие от других видов дополнительных потерь. Такой подход позволит более точно определять следующие характеристики течения в ступени: относительные скорости М1 и М2, коэффициенты скорости в сопловой j и рабочей y решетках, степень реактивности r и др.
Литература
1. Грибин В.Г. и др. Экспериментальное исследование особенностей движения частиц жидкой фазы в межлопаточном канале сопловой решѐтки паровой турбины // Электрические станции. 2016. № 11. С. 19—26.
2. Усачев К.М. Вдув перегретого пара в каналы сопловых решеток влажнопаровых турбин // Научная дискуссия: вопросы технических наук: Сб. статей по материалам ХХIII—ХХIV Междунар. заочной науч.-практ. конф. М.: Междунар центр науки и образования, 2014.
3. Grübel M., Starzmann J., Schtaltz M., Eberle T., Vogt D.M. Two-phase Flow Modeling and Measurements in Low-pressure Turbines: Pt. II — Turbine Wetness Measurement and Comparison to CFD-predictions // Proc. ASME Turbo Expo. 2014. V. 1. P. 25245.
4. Попов В.В. и др. Экспериментальное исследование внутриканальной сепарации в плоском пакете сопловых турбинных лопаток в потоке влажного пара // Электрические станции. 2016. № 1. С. 21—29.
5. Назаров В.В., Усачев К.М. Основные направления развития конструкции систем внутриканального удаления и дробления влаги в проточных частях влажнопаровых турбин Ч. 1 // Тяжелое машиностроение. 2014. № 7. С. 13—17.
6. Назаров В.В., Усачев К.М. Основные направления развития конструкции систем внутриканального удаления и дробления влаги в проточных частях влажнопаровых турбин. Ч. 2 // Тяжелое машиностроение. 2014. № 8. С. 17—22.
7. Усачев К.М. Каплеударная нагрузка длинных рабочих лопаток ступени влажнопаровой турбины // Научная дискуссия: вопросы технических наук: Сб. статей по материалам ХХIII—ХХIV Междунар. заочной науч.-практ. конф. М.: Междунар центр науки и образования, 2014.
8. Усачев К.М. Вдув перегретого пара в каналы сопловых решеток влажнопаровых турбин как способ повышения эффективности и эрозионной стойкости // Энергетика: эффективность, надежность, безопасность: Сб. статей по материалам XX науч.-техн. конф. Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2014.
9. Kaneko Y., Yamashita H., Ooyama H. Analysis and Verification Test of Damping Characteristics of Steam Turbine Hollow Vane with Friction Damper // Proc. ASME Turbo Expo. 2014. V. 1. P. 25157.
10. Schuerhoff J., Ghicov A., Sattler K. Advanced Water Droplet Erosion Protection for Modern Low Pressure Steam Turbine Steel Blades // Proc. ASME Turbo Expo. 2015. P. 43140.
11. Дейч М.Е. Газодинамика решеток турбомашин. М.: Энергоатомиздат, 1996.
12. Богомолова Т.В., Калинина Л.А. Расчет потерь энергии в турбинной ступени большой веерности // Вестник МЭИ. 2005. № 4. С. 11—17.
---
Для цитирования: Богомолова Т.В., Грибин В.Г. Влияние влажности на потери энергии в последних ступенях паровых турбин // Вестник МЭИ. 2023. № 1. С. 113—119. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-1-113-119.
#
1. Gribin V.G. i dr. Eksperimental'noe Issledovanie Osobennostey Dvizheniya Chastits Zhidkoy Fazy v Mezhlopatochnom Kanale Soplovoy Reshѐtki Parovoy Turbiny. Elektricheskie stantsii. 2016;11:19—26. (in Russian).
2. Usachev K.M. Vduv Peregretogo Para v Kanaly Soplovykh Reshetok Vlazhnoparovykh Turbin. Nauchnaya Diskussiya: Voprosy Tekhnicheskikh Nauk: Sb. Statey po Materialam ХХIII—ХХIV Mezhdunar. Zaochnoy Nauch.-prakt. Konf. M.: Mezhdunar Tsentr Nauki i Obrazovaniya, 2014. (in Russian).
3. Grübel M., Starzmann J., Schtaltz M., Eberle T., Vogt D.M. Two-phase Flow Modeling and Measurements in Low-pressure Turbines: Pt. II — Turbine Wetness Measurement and Comparison to CFD-predictions. Proc. ASME Turbo Expo. 2014;1:25245.
4. Popov V.V. i dr. Eksperimental'noe Issledovanie Vnutrikanal'noy Separatsii v Ploskom Pakete Soplovykh Turbinnykh Lopatok v Potoke Vlazhnogo Para. Elektricheskie Stantsii. 2016;1:21—29. (in Russian).
5. Nazarov V.V., Usachev K.M. Osnovnye Napravleniya Razvitiya Konstruktsii Sistem Vnutrikanal'nogo Udaleniya i Drobleniya Vlagi v Protochnykh Chastyakh Vlazhnoparovykh Turbin Ch. 1. Tyazheloe Mashinostroenie. 2014;7:13—17. (in Russian).
6. Nazarov V.V., Usachev K.M. Osnovnye Napravleniya Razvitiya Konstruktsii Sistem Vnutrikanal'nogo Udaleniya i Drobleniya Vlagi v Protochnykh Chastyakh Vlazhnoparovykh Turbin. Ch. 2. Tyazheloe Mashinostroenie. 2014;8:17—22. (in Russian).
7. Usachev K.M. Kapleudarnaya Nagruzka Dlinnykh Rabochikh Lopatok Stupeni Vlazhnoparovoy Turbiny. Nauchnaya Diskussiya: Voprosy Tekhnicheskikh Nauk: Sb. Statey po Materialam ХХIII—ХХIV Mezhdunar. Zaochnoy Nauch.-prakt. Konf. M.: Mezhdunar Tsentr Nauki i Obrazovaniya, 2014. (in Russian).
8. Usachev K.M. Vduv Peregretogo Para v Kanaly Soplovykh Reshetok Vlazhnoparovykh Turbin kak Sposob Povysheniya Effektivnosti i Erozionnoy Stoykosti. Energetika: Effektivnost', Nadezhnost', Bezopasnost': Sb. Statey po Materialam XX Nauch.-Tekhn. Konf. Tomsk: Izd-vo Tomskogo Politekhn. Un-ta, 2014. (in Russian).
9. Kaneko Y., Yamashita H., Ooyama H. Analysis and Verification Test of Damping Characteristics of Steam Turbine Hollow Vane with Friction Damper. Proc. ASME Turbo Expo. 2014;1:25157.
10. Schuerhoff J., Ghicov A., Sattler K. Advanced Water Droplet Erosion Protection for Modern Low Pressure Steam Turbine Steel Blades. Proc. ASME Turbo Expo. 2015:43140.
11. Deych M.E. Gazodinamika Reshetok Turbomashin. M.: Energoatomizdat, 1996. (in Russian).
12. Bogomolova T.V., Kalinina L.A. Raschet Poter' Energii v Turbinnoy Stupeni Bol'shoy Veernosti. Vestnik MEI. 2005;4:11—17. (in Russian).
---
For citation: Bogomolova T.V., Gribin V.G. The Influence of Moisture Content on Energy Losses in the Steam Turbine Last Stages. Bulletin of MPEI. 2023;1:113—119. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-1-113-119.
2. Усачев К.М. Вдув перегретого пара в каналы сопловых решеток влажнопаровых турбин // Научная дискуссия: вопросы технических наук: Сб. статей по материалам ХХIII—ХХIV Междунар. заочной науч.-практ. конф. М.: Междунар центр науки и образования, 2014.
3. Grübel M., Starzmann J., Schtaltz M., Eberle T., Vogt D.M. Two-phase Flow Modeling and Measurements in Low-pressure Turbines: Pt. II — Turbine Wetness Measurement and Comparison to CFD-predictions // Proc. ASME Turbo Expo. 2014. V. 1. P. 25245.
4. Попов В.В. и др. Экспериментальное исследование внутриканальной сепарации в плоском пакете сопловых турбинных лопаток в потоке влажного пара // Электрические станции. 2016. № 1. С. 21—29.
5. Назаров В.В., Усачев К.М. Основные направления развития конструкции систем внутриканального удаления и дробления влаги в проточных частях влажнопаровых турбин Ч. 1 // Тяжелое машиностроение. 2014. № 7. С. 13—17.
6. Назаров В.В., Усачев К.М. Основные направления развития конструкции систем внутриканального удаления и дробления влаги в проточных частях влажнопаровых турбин. Ч. 2 // Тяжелое машиностроение. 2014. № 8. С. 17—22.
7. Усачев К.М. Каплеударная нагрузка длинных рабочих лопаток ступени влажнопаровой турбины // Научная дискуссия: вопросы технических наук: Сб. статей по материалам ХХIII—ХХIV Междунар. заочной науч.-практ. конф. М.: Междунар центр науки и образования, 2014.
8. Усачев К.М. Вдув перегретого пара в каналы сопловых решеток влажнопаровых турбин как способ повышения эффективности и эрозионной стойкости // Энергетика: эффективность, надежность, безопасность: Сб. статей по материалам XX науч.-техн. конф. Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2014.
9. Kaneko Y., Yamashita H., Ooyama H. Analysis and Verification Test of Damping Characteristics of Steam Turbine Hollow Vane with Friction Damper // Proc. ASME Turbo Expo. 2014. V. 1. P. 25157.
10. Schuerhoff J., Ghicov A., Sattler K. Advanced Water Droplet Erosion Protection for Modern Low Pressure Steam Turbine Steel Blades // Proc. ASME Turbo Expo. 2015. P. 43140.
11. Дейч М.Е. Газодинамика решеток турбомашин. М.: Энергоатомиздат, 1996.
12. Богомолова Т.В., Калинина Л.А. Расчет потерь энергии в турбинной ступени большой веерности // Вестник МЭИ. 2005. № 4. С. 11—17.
---
Для цитирования: Богомолова Т.В., Грибин В.Г. Влияние влажности на потери энергии в последних ступенях паровых турбин // Вестник МЭИ. 2023. № 1. С. 113—119. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-1-113-119.
#
1. Gribin V.G. i dr. Eksperimental'noe Issledovanie Osobennostey Dvizheniya Chastits Zhidkoy Fazy v Mezhlopatochnom Kanale Soplovoy Reshѐtki Parovoy Turbiny. Elektricheskie stantsii. 2016;11:19—26. (in Russian).
2. Usachev K.M. Vduv Peregretogo Para v Kanaly Soplovykh Reshetok Vlazhnoparovykh Turbin. Nauchnaya Diskussiya: Voprosy Tekhnicheskikh Nauk: Sb. Statey po Materialam ХХIII—ХХIV Mezhdunar. Zaochnoy Nauch.-prakt. Konf. M.: Mezhdunar Tsentr Nauki i Obrazovaniya, 2014. (in Russian).
3. Grübel M., Starzmann J., Schtaltz M., Eberle T., Vogt D.M. Two-phase Flow Modeling and Measurements in Low-pressure Turbines: Pt. II — Turbine Wetness Measurement and Comparison to CFD-predictions. Proc. ASME Turbo Expo. 2014;1:25245.
4. Popov V.V. i dr. Eksperimental'noe Issledovanie Vnutrikanal'noy Separatsii v Ploskom Pakete Soplovykh Turbinnykh Lopatok v Potoke Vlazhnogo Para. Elektricheskie Stantsii. 2016;1:21—29. (in Russian).
5. Nazarov V.V., Usachev K.M. Osnovnye Napravleniya Razvitiya Konstruktsii Sistem Vnutrikanal'nogo Udaleniya i Drobleniya Vlagi v Protochnykh Chastyakh Vlazhnoparovykh Turbin Ch. 1. Tyazheloe Mashinostroenie. 2014;7:13—17. (in Russian).
6. Nazarov V.V., Usachev K.M. Osnovnye Napravleniya Razvitiya Konstruktsii Sistem Vnutrikanal'nogo Udaleniya i Drobleniya Vlagi v Protochnykh Chastyakh Vlazhnoparovykh Turbin. Ch. 2. Tyazheloe Mashinostroenie. 2014;8:17—22. (in Russian).
7. Usachev K.M. Kapleudarnaya Nagruzka Dlinnykh Rabochikh Lopatok Stupeni Vlazhnoparovoy Turbiny. Nauchnaya Diskussiya: Voprosy Tekhnicheskikh Nauk: Sb. Statey po Materialam ХХIII—ХХIV Mezhdunar. Zaochnoy Nauch.-prakt. Konf. M.: Mezhdunar Tsentr Nauki i Obrazovaniya, 2014. (in Russian).
8. Usachev K.M. Vduv Peregretogo Para v Kanaly Soplovykh Reshetok Vlazhnoparovykh Turbin kak Sposob Povysheniya Effektivnosti i Erozionnoy Stoykosti. Energetika: Effektivnost', Nadezhnost', Bezopasnost': Sb. Statey po Materialam XX Nauch.-Tekhn. Konf. Tomsk: Izd-vo Tomskogo Politekhn. Un-ta, 2014. (in Russian).
9. Kaneko Y., Yamashita H., Ooyama H. Analysis and Verification Test of Damping Characteristics of Steam Turbine Hollow Vane with Friction Damper. Proc. ASME Turbo Expo. 2014;1:25157.
10. Schuerhoff J., Ghicov A., Sattler K. Advanced Water Droplet Erosion Protection for Modern Low Pressure Steam Turbine Steel Blades. Proc. ASME Turbo Expo. 2015:43140.
11. Deych M.E. Gazodinamika Reshetok Turbomashin. M.: Energoatomizdat, 1996. (in Russian).
12. Bogomolova T.V., Kalinina L.A. Raschet Poter' Energii v Turbinnoy Stupeni Bol'shoy Veernosti. Vestnik MEI. 2005;4:11—17. (in Russian).
---
For citation: Bogomolova T.V., Gribin V.G. The Influence of Moisture Content on Energy Losses in the Steam Turbine Last Stages. Bulletin of MPEI. 2023;1:113—119. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-1-113-119.
Опубликован
2022-10-24
Выпуск
Раздел
Турбомашины и поршневые двигатели (технические науки) (2.4.7)
