Введение к работе
Актуальность темы. Неравномерность графиков нагрузки энергосистем вызывает потребность в создании маневренных источішков мощности: ГЭС, ГАЭС, ГТЭ и ТЭС (с установками, работающими по парогазовому циклу). В настоящее время в міфе действуют более 200 ГАЭС с суммарной установленной мощностью около 80 млн.кВт. Более 50% из них выполнены по двухмашинной схеме, а наибольшее распространение получили насос-турбины (обратимые гидромашины) радиально-осевого типа.
Устойчивая тенденция роста единичных мощностей и быстроходностей радиалыю-осевых насос-турбин (НТ) приводит к увеличению нагрузок на основные элементы конструкции, в первую очередь- на рабочее колесо (РК). Надёжная работа обратимых гидроагрегатов в значительной степени определяется соответствием расчётных нагрузок на РК действительным, а также знанием возможных способов уменьшения последшгх. Высокая стоимость электроэнергии вызывает естественное стремление повышать эффективность НТ. С этой целью радиальный зазор в уплотнении РК выполняют технологически минимальным, не превышающим 0,ООШнап (DHan - напорный диаметр РК), а для уменьшения дисковых потерь принимают минимальной длину уплотнения. Одновременное обеспечение эффективности и надёжности вызывает определённые трудности.
Данная диссертационная работа является логическим продолжением ранее выполненных на кафедре гидромашиностроения СПбГТУ исследований Е.Т.Гушана, Нгуеп Ван Бая и Л.А.Череповицына и посвящена расчётному и экспериментальному исследованию радиальных нагрузок на высокобыстроходном РК радиально-осевой НТ на основных режимах её эксплуатации, а также изучению влияния на радиальную силу (PC) параметров уплотнений.
Пель и задачи работы. Цель данной работы состояла в определении PC на роторе в насосном (HP) и турбинном (ТР) режимах, сил в уплотнениях различного типа и геометрических параметров, а также путей снижения нагрузок на направляющий подшипник радиально-осевых НТ. Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
провести анализ технической литературы, посвященной исследованию PC и влиянию на них уплотнений РК ;
разработать приближенный способ расчёта PC в турбинном режиме работа НТ;
провести расчёты радиальных сил на РК в насосном и турбинном режимах работы и выполнить анализ полученных результатов;
выбрать параметры уплотнений радиально-осевого РК и провести расчёты гидродинамических сил в уплотнениях в основных режимах работы;
разработать конструкцию модельного блока, позволяющую измерять нагрузки на роторе НТ;
разработать методику проведения силовых испытаний с использованием бесконтактной (телеметрической) системы и провести цикл пробных испытаний по исследованию нагрузок на роторе НТ в основных режимах работы;
на основе анализа полученных результатов и технической литературы дать рекомендации по способам снижения PC на роторе радиально-осевых НТ .
Научная новизна:
на основных режимах работы расчетным путём определено влияние типа и геометрических параметров уплотнений РК высокобыстроходной радиалыю-осевой НТ на гидродинамическую силу в уплотнении и на PC на роторе;
разработана методика одновременного измерения осевых, радиальных сил и моментов на роторе модельной лопастной гидромашины с бесконтактной передачей информации с вращающегося вала;
сформулированы основные способы уменьшения радиальных сил на роторе радиально-осевых НТ;
предложен приближенный способ расчета в оптимальных и близких к ним зонах открытий направляющего аппарата (НА) статических PC в радиально-осевых НТ средней и высокой быстроходности.
Практическое значение работы. Предложешшс устройство и методика позволяют при модельных испытаниях одновременно замерять радиальную, осевую силу и момент на роторе с повышенной точностью, экологически ЧИСТЫМ способом, а также находить плоскость действия PC.
Ввиду отсутствия в настоящее время методики расчёта PC в ТР возможно использование предложенного в работе приближённого способа.
Рекомендации, сформулированные в работе, позволяют снизить PC на роторе и частично разгрузить направляющий подшипник НТ, в том числе, более рациональным (по нагрузкам) выбором параметров уплотнений РК.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международных научно-технических конференциях "Гидромеханика, гидромашины, гидропривод и гидропневмоавтоматика" (г.Москва, МЭИ, 1996г.) и "Совершенствование турбоустановок методами математического и физического моделирования" (Украина, г.Харьков,1997г.), а также на научно-техническом семинаре кафедры гидромашиностроения СП6ТТУ в 1997 году.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 2 работы.
Объём и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов и рекомендаций, содержит 130 стр.
машшіописіюго текста, 119 иллюстраций. 13 табліщ. Список использованной литературы включает в себя 152 наименования.
Похожие диссертации на Радиальные силы на роторе высокобыстроходной насос-турбины радиально-осевого типа и способы их уменьшения
