Создание высокоэффективных воздухозаборных трактов для энергетических газотурбинных и парогазовых установок (16.11.2009)

Автор: Михайлов Владимир Евгеньевич

Создание на основе экспериментальных и теоретических исследований, образцов ВЗТ с последующей промышленной апробацией и доводкой на электростанциях, позволяющих обеспечить надежную, экономичную и длительную эксплуатацию ГТУ ПГУ применительно к конкретным условиям эксплуатации. При этом ВЗТ должны состоять из унифицированных, транспортабельных, легко монтируемых блоков с максимальной заводской готовностью.

Разработка и внедрение в промышленную эксплуатацию ВЗТ: МЭС-60 (производитель ФГУП ММПП «Салют») на ТЭЦ-28 ОАО «Мосэнерго», ГТЭ-110 (производитель ОАО «НПО «Сатурн») на Ивановской ГРЭС, ГТЭ-65 (производитель филиал ОАО «СМ»-«ЛМЗ») на ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго», ГТЭ-20С (производитель ФГУП ММПП «Салют») на ГТ-ТЭЦ в Нигерии.

Разработка научно-технических рекомендаций по созданию новых ВЗТ ГТУ энергетических ПГУ, отвечающих требованиям нормативной документации и техническим условиям на поставку основного оборудования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Разработаны и созданы стенды для модельных экспериментальных исследований аэродинамики элементов КВОУ и ВЗТ, систем пылеулавливания и шумоглушения.

Разработаны методики модельных стендовых и промышленных экспериментальных исследований эффективности элементов и систем, входящих в ВЗТ и ВЗТ в сборе, что даёт возможность на стадии проектирования принимать оптимальные технические решения.

Получены экспериментальные данные по аэродинамике элементов ВЗТ, потерям давления в них и на их основе разработаны методики аэродинамического расчета элементов (блоков) ВЗТ.

Разработаны научно-технические рекомендации по типу, конструкции и составу блоков ВЗТ в зависимости от места установки ГТУ, режимов ее работы, концентрации пыли в районе расположения электростанции, фракционного и минералогического состава пыли, процентного содержания в ней химически активных веществ.

На основе теоретических и стендовых исследований создан и защищен патентом РФ новый модуль ВЗТ, позволяющий реализовать в одном устройстве подогрев воздуха, влагоудаление и его очистку.

Разработана концепция снижения уровня шума в ВЗТ, позволяющая повысить экологическую безопасность в месте установки ПГУ.

Разработана методика расчета и проектирования шумоглушащих систем в элементах ВЗТ.

Разработана методика расчетов на прочность ВЗТ и его элементов.

Разработаны принципы создания и конструкция системы охлаждения воздуха на входе в ГТУ, что существенно улучшает её эксплуатационные характеристики при высоких температурах наружного воздуха.

Разработаны методика создания и конструкция противообледенительной системы ВЗТ, способствующей повышению надежности ГТУ.

Разработаны нормативные документы (Общие технические требования к системам фильтрации воздуха для энергетических газотурбинных установок).

Все научные результаты подтверждены стендовыми модельными и промышленными испытаниями натурных ВЗТ, внедренных на ГТУ, входящих в энергетические ПГУ.

Основные положения, выносимые на защиту

Технические требования, концепция создания, тип основных элементов, их конструктивный профиль для современных ВЗТ, обеспечивающих высокую эффективность, надежность и экологическую безопасность мощных энергетических ГТУ в зависимости от климатических условий их установки, режимов работы, физических и химических свойств и концентрации пыли при работе ПГУ.

Результаты комплекса модельных стендовых экспериментальных исследований (в том числе методики) аэродинамики элементов ВЗТ, а также результаты промышленных исследований ВЗТ на электростанциях.

Расчетные модели аэродинамического и прочностного расчета элементов (блоков) ВЗТ.

Методика расчета и проектирования шумогасящих систем в элементах ВЗТ.

Приоритетная конструкция (защищенная патентом РФ) нового модуля ВЗТ, позволяющая реализовать в одном устройстве подогрев воздуха, его очистку и влагоотделение.

Принципы создания и конструкция системы охлаждения циклового воздуха на входе в ГТУ, что существенно улучшает эффективность при высоких температурах воздуха.

Методика создания и конструкция противообледенительной системы ВЗТ.

Достоверность и обоснованность результатов работы определены:

использованием апробированных методик измерений при проведении экспериментальных исследований;

полнотой стендовых и промышленных экспериментальных исследований элементов ВЗТ;

использованием современных апробированных методов планирования эксперимента и статистических методов обработки экспериментальных результатов;

удовлетворительным согласованием результатов экспериментальных модельных стендовых исследований и натурных испытаний ВЗТ с данными расчетов по уточненным автором моделям и методикам;

положительными результатами экспериментальных исследований в промышленных условиях, а также положительным опытом эксплуатации созданных и реализуемых ВЗТ на электростанциях.

Практическая значимость работы заключается в том, что разра-ботанные с участием автора технические требования к элементам ВЗТ для энергетических ГТУ, концепция создания, тип основных элементов, их конструктивный профиль могут быть использованы при создании ВЗТ современных и перспективных энергетических ГТУ мощных ПГУ. При этом обеспечивается высокая эффективность, надежность и экологическая безопасность ГТУ с учетом места установки, климатических условий, режимов эксплуатации, физико-химических свойств и концентрации пыли.

Разработанные автором: система охлаждения циклового воздуха способствует повышению эффективности ГТУ при ее работе в условиях высоких температур окружающего воздуха, а противообледенительная система - повышению надежности энергетической установки.

Разработанная приоритетная конструкция нового модуля ВЗТ, позволяющая реализовать в одном устройстве подогрев воздуха, его очистку и влагоудаление и снижающая его металлоемкость.

Реализация результатов работы. Результаты работы были использованы при разработке и внедрении в промышленную эксплуатацию ВЗТ для ПГУ типа МЭС-60 (разработчик и производитель ФГУП ММПП «Салют»), на ТЭЦ-28 ОАО «Мосэнерго», ГТЭ-110 (производитель ОАО «НПО «Сатурн») на Ивановской ГРЭС, ГТЭ-65 (производитель филиал ОАО «СМ»-«ЛМЗ») на ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго», ГТУ-20С (производитель ФГУП ММПП «Салют») на ГТ-ТЭЦ в Нигерии.

Результаты работы вошли в энциклопедию «Машиностроение» том IV-18 (книга 2).

Личный вклад автора заключается в постановке задач исследований при разработке технических требований к КВОУ энергетических ГТУ, концепции создания ВЗТ, определении типа основных элементов, их конструктивного профиля, разработке экспериментальных стендов, методик и программ стендовых и промышленных исследований, анализе и обобщении результатов исследований, сборе данных по повреждаемости проточных частей ГТУ из-за попадания пыли, разработке методики оценки снижения экономичности проточных частей ГТУ, разработке конструкции приоритетного блока ВЗТ, системы охлаждения воздуха и противообледенительной системы, разработке и уточнении методик аэродинамического и прочностного расчета элементов ВЗТ.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в ……различных изданиях (из них……относятся к изданиям, рекомендуемым ВАК для опубликования результатов докторских диссертаций), в том числе в энциклопедии «Машиностроение» том IV-18, книга 2, Паровые и газовые турбины,…….свидетельство Роспатента.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения и списка литературных источников, насчитывающего 198 наименований.

Весь материал изложен на 379 страницах машинописного текста, содержит 146 .рисунков и 30 таблиц.


загрузка...