автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.12, диссертация на тему:Исследования и одномерная оптимизация проточной части свободных силовых турбин с регулируемой первой ступенью приводных ГТУ и ГТД

На правах рукописи

С

КОМАРОВ Олег Вячеславович

ИССЛЕДОВАНИЯ И ОДНОМЕРНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ СВОБОДНЫХ СИЛОВЫХ ТУРБИН С РЕГУЛИРУЕМОЙ ПЕРВОЙ СТУПЕНЬЮ ПРИВОДНЫХ ГТУ И ГТД

Специальность 05.04.12 - Турбомашины и комбинированные турбоустановки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2005

Работа выполнена на кафедре "Турбины и двигатели"

ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет - УПИ"

Научный консультант:

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Бродов Юрий Миронович кандидат технических наук, доцент Ревзин Борис Соломонович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шабаров Александр Борисович

кандидат технических наук Русецкий Юрий Адольфович

Ведущая организация:

ЗАО «Уральский турбинный завод», г.Екатеринбург

Защита состоится 16 декабря 2005 г. в 15— на заседании специализированного совета Д.212.285.07 при ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет - УПИ" по адресу: 620002, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 5, ауд. Т-703.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет - УПИ".

Ваш отзыв в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург, К-2, УГТУ-УПИ, Ученому секретарю университета. Тел./факс: (343) 375-94-62, e-mail: turbine@r66.ru.

Автореферат разослан « » ноября 2005 г.

Ученый секретарь специализированного совета Д.212.285.07

доктор технических наук, профессор

Плотников П.Н.

гоов-ц 2.11 WЯ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИ1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В настоящее время парк газоперекачивающих агрегатов (ГПА) с газотурбинным приводом составляет более 80 % от общего количества агрегатов, эксплуатируемых на компрессорных станциях (КС) магистральных газопроводов в составе крупнейшего в Европе газотранспортного предприятия - РАО "Газпром". Большинство приводных газотурбинных установок, как стационарных, так и конвертированных в 70-е и 80-е годы из авиационных и судовых двигателей, отработали назначенный ресурс и подлежат замене.

Кроме того, с середины 90-х годов прошлого столетия в нашей стране начата активная реализация перспективного направления по разукрупнению энергетических систем с применением в составе энергетических установок ГТУ и ГТД сравнительно небольшой мощности, содержащих свободные силовые турбины (ССТ). Это позволяет использовать более сложные комбинированные парогазовые схемы, обеспечивающие максимально достижимую эффективность работы энергетических объектов.

В связи со значительно возросшим за последнее десятилетие спросом на ГТУ обще промышленного типа и конвертированные авиационные двигатели необходимо оценить совершенство входящих в состав установки агрегатов и возможности повышения эффективности их работы. Принципы и методы проектирования свободной силовой турбины, выделенной на отдельный вал, во многом определяют экономичность всей установки. Поэтому возникла потребность дополнительной оценки методики проектирования силовых турбин и определения оптимальности геометрических и кинематических характеристик ступеней силовых турбин в одномерной постановке. Также необходимо было исследовать совершенство способов управления ССТ при работе ГТУ и бинарных 111 У на переменных режимах.

1. На основе математического моделирования выявить возможности повышения внутренних КПД турбинных ступеней средней веерности приводных ГТУ и ГТД и, в частности, регулируемых ступеней, работающих при переменных углах обтекания,

2. Исследовать эффективность применения силовых турбин с регулируемой первой ступенью в ГТУ регенеративного цикла и ГТД простого цикла в составе бинарных 111 У. Провести испытания натурных ГТУ с регулируемыми ступенями силовых турбин с целью экспериментальной проверки результатов, полученных методами

Цель работы

численного моделирования.

Научная новизна

Разработана математическая модель проточной части свободной силовой турбины с регулируемым сопловым аппаратом (РСА) в первой ступени, с использованием которой показаны возможности достижения максимальных внутренних КПД ступеней осевых турбин средней веерности при различных значениях коэффициентов расхода и нагрузки с учетом изменения степени реактивности в одномерной постановке.

Уточнена математическая модель регулируемой турбинной ступени, что делает возможным ее использование при проектировании регулируемых ступеней новых осевых турбин. Установлено влияние геометрических параметров, в частности, угла се,, во взаимосвязи с кинематическими параметрами ступени на возможно достижимые значения КПД регулируемых ступеней.

Предложен метод учёта перераспределения работы расширения продуктов сгорания между газогенератором и силовой турбиной при -

использовании РСА.

Показано, что если управление ГТД с регулируемым сопловым аппаратом силовой турбины выполнять в основном в направлении прикрытия РСА на характерных режимах, то при использовании такого ГТД будет наблюдаться не снижение, а повышение КПД регулируемой ступени и всей турбины.

Практическая значимость

Показано, что для получения высоких значений мощностного КПД турбинных ступеней свободных турбин приводных ГТУ и ГТД необходимо ограничение коэффициента нагрузки диапазоном 1,1... 1,5.

Установлено, что предпочтительный диапазон номинальных значений угла выхода из соплового аппарата для ступеней средней верности на среднем диаметре составляет 15... 17° при ограничении

величины коэффициента расхода с"д < 0,5.

Уточнена взаимосвязь между геометрическими параметрами, ч

коэффициентом расхода и оптимальной степенью реактивности регулируемой ступени силовой турбины.

Показано, что параметры регулируемой ступени следует выбирать с таким расчетом, чтобы в процессе управления ГТД поворотом лопаток соплового аппарата преобладали режимы, при которых проходное сечение за РСА уменьшалось, вплоть до достижения минимального положительного значения степени реактивности рк в корне ступени.

Разработанная математическая модель силовой турбины с РСА первой ступени может использоваться для оценки экономичности ступени на среднем диаметре в широком диапазоне регулирования.

Автор защищает следующие положения

1. Уточненную математическую модель проточной части свободной силовой турбины с регулируемой первой ступенью.

2. Зависимости, позволяющие уточнить взаимосвязь значений максимально достижимых КПД ступеней осевых турбин средней веерности со степенью реактивности и коэффициентом нагрузки ступеней при различных коэффициентах расхода.

3. Возможность достижения высокой эффективности проточной части свободной силовой турбины, состоящей из регулируемой и нерегулируемых ступеней.

4. Необходимость учета первостепенного влияния геометрического угла а, на возможно достижимые значения КПД ступеней при их различных геометрических и кинематических параметрах.

5. Взаимосвязь КПД регулируемой осевой турбинной ступени с углом поворота сопловых лопаток при различных геометрических и кинематических параметрах.

6. Необходимость учета при проектировании положения о том, что если ГТД с регулируемым сопловым аппаратом силовой турбины выполнить с преобладанием режимов прикрытия РСА на характерных режимах, то при использовании такого ГТД будет наблюдаться не снижение, а повышение КПД регулируемой ступени и всей турбины.

7. Взаимосвязь изменения площади выхода регулируемой ступени со степенью расширения ступени и достижимыми КПД при различных геометрических и кинематических параметрах.

Апробация работы

Основные положения и материалы диссертационной работы

докладывались на следующих симпозиумах, конференциях и научно-

технических сессиях:

• XLVIII научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин. РАН. Рыбинск. 25-26 сентября 2001 г.;

• I отчетная конференция молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ - УПИ. Екатеринбург. 2001 г.;

• II отчетная конференция молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ - УПИ. Екатеринбург. 2002 г.;

• L научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин. РАН. Санкт-Петербург. 17-18 июня 2003 г.;

• XXIV Российская школа по проблемам науки и технологий. Миасс. 22-24 июня 2004 г.;

• LI научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин. РАН. Уфа. 21-23 сентября 2004 г.;

• Третья международная научно-практическая конференция Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук им. А.М. Прохорова. Екатеринбург. 28-29 октября 2004 г.;

• XII Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция "Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели". Москва. 22-24 ноября 2004 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 16 работ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка. Общий объем диссертации 141 страница, в том числе 49 рисунков, 1 таблица. Библиографический список включает 75 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе дан аналитический обзор научно-технической литературы по вопросам проектирования и повышения эффективности свободных силовых турбин в составе стационарных ГТУ и конвертированных для наземного применения транспортных ГТД.

Проведен анализ влияния основных кинематических, геометрических и газодинамических параметров ступеней осевых газовых турбин на их внутренние КПД (адиабатический КПД 7ад, адиабатический по параметрам заторможенного потока - 7ад, мощностной - Т]и). Показана целесообразность уточнения методологии определения и выбора основных параметров ступеней ССТ, обеспечивающих максимально достижимые внутренние КПД, на начальных этапах проектирования, что позволило бы выполнить оптимизацию геометрии и кинематики ступеней в рамках одномерного расчета. Рассмотрены взаимосвязи между кинематическими, геометрическими и термодинамическими параметрами для получения комплексных аналитических выражений для определения КПД ступеней средней веерности в виде

где //, са - коэффициенты нагрузки и расхода; а, - угол выхода потока из соплового аппарата;

Ф~ / («о' а\' -V,) > ¥~ /(А > Рг > ) - коэффициенты скорости в С А и РК; р - степень реактивности;

авс - доля энергии выходной скорости потока, используемая в ступени силовой турбины.

Показано, что во многих случаях одним из наиболее целесообразных способов повышения эффективности работы ГТУ на переменных режимах является применение регулируемого соплового аппарата (РСА) первой ступени ССТ.

Проведен анализ конструктивных особенностей силовых турбин ГТУ и ГТД отечественного и зарубежного производства, эксплуатируемых и вновь поставляемых для энергетических объектов и газотранспортных объединений. Регулируемый сопловой аппарат первой ступени силовой турбины применяется в ГТУ разработки General Electric - MS5002 и Nuovo Pignone - PGT-10. При помощи РСА могут быть выполнены следующие программы управления установкой (кроме поддержания заданной мощности):

• пок = const, когда поддерживается постоянной частота вращения

вала компрессора и приводящей его турбины или вала КНД-ТНД;

• Тт = const, когда постоянной поддерживается температура за ССТ.

Первая программа управления позволяет получать в холодное время

года более высокую степень сжатия в цикле, что важно для безрегенераторных ГТУ, а летом и при загрязнении проточной части турбомашин - более высокую располагаемую мощность.

Вторая программа управления обеспечивает более высокую экономичность в регенеративных ГТУ или при использовании ГТД с ССТ в бинарных ПГУ с котлом-утилизатором и паровой турбиной в холодное время года и при неполных нагрузках. Если компрессор (или КНД) снабжен регулируемым входным направляющим аппаратом, то возможно использование обеих программ управления.

Установлено, что для определения характеристик ступени с регулируемой проходной площадью соплового аппарата, оценки диапазонов и эффективности такого регулирования имеющиеся в научно-технических публикациях методики расчета ступеней осевых газовых турбин не подходят. Поэтому показана необходимость разработки способов одномерного расчета ступени ССТ с регулируемым сопловым аппаратом, позволяющих определить в диапазоне различных углов а, изменение кинематических, термодинамических параметров и внутреннего КПД ступени при повороте лопаток СА.

После обзора имеющихся в литературе данных открытым остался вопрос о влиянии поворота сопловых лопаток в первой ступени СТ на ее параметры.

Необходимо было также найти взаимосвязь между изменением площади проходного сечения на выходе из СА регулируемой ступени силовой турбины и перераспределением степеней понижения давления (или теплоперепадов) между ступенями ССТ и турбины газогенератора,

определить влияние перераспределения работы на КПД нерегулируемых ступеней. Подобных зависимостей в проработанной литературе выявлено не было.

Вопросам теоретического рассмотрения оптимальности принимаемых решений, направленных на обеспечение максимального КПД нерегулируемых и регулируемых турбинных ступеней приводных ГТУ и ГТД, в научно-технической литературе уделено большое внимание, однако из результатов исследований, проведенных различными авторами по разным методикам, следует, что как регулируемые, так и нерегулируемые СТ, особенно одноступенчатые, в соединении с газовыпускными диффузорами даже в рамках двухмерного проектирования без учета вязкости имеют значительные резервы в повышении их эффективности.

Из анализа конструкций силовых турбин общепромышленного типа и созданных по принципам проектирования транспортных ГТД следует, что при выборе типа ССТ в составе ГПА необходимо руководствоваться не только конструктивными особенностями газогенераторной части, но также назначением и конструкцией свободной силовой турбины.

Для последующего уточнения полученных расчетными методами результатов по вопросам оптимизации выбора кинематических, геометрических, термодинамических параметров ступеней ССТ и эффективного регулирования силовой турбины необходимо определить основные условия проведения экспериментальных исследований на натурных ГТУ с РСА в части свободной турбины.

На основе выполненного обзора литературы были сформулированы основные задачи исследования.

Во второй главе уточнена математическая модель проточной части силовой турбины. Подтверждено, что одним из основных факторов, влияющих на КПД ступени при достижимых значениях коэффициентов Ц/

и <р, является характеристический параметр хх = и/с1 (или х = м/сад ). Однако на стадии двухмерного проектирования (20), как показала практика, использование данного коэффициента оказалось недостаточным. Связано это с комплексным влиянием на параметр х, других безразмерных коэффициентов - степени реактивности р, коэффициента нагрузки Ц и коэффициента расхода са.

Анализ имеющихся математических моделей выявил и ряд других особенностей их использования для оценки достижимых КПД: точные вычисления можно провести только для отдельных вариантов ступеней (/7=0, р=0,5) и только при допущении, что угол выхода потока из

рабочего колеса а2 =90°, а это характерно в основном для ступени перед диффузорным патрубком; не представляется возможным воспользоваться такими математическими моделями для оценки КПД регулируемой ступени при повороте сопловых лопаток.

Известные аналитические выражения (С.З. Копелева, В.Х. Абианца, О.Е. Балье) были доработаны с целью их большей конкретизации - в расчет введены параметры расхода и нагруженности ступени. Получена уточненная модель проточной части ССТ, применимая для расчета как нерегулируемой ступени (в широком диапазоне начальных геометрических и кинематических параметров), так и СТ с регулируемой первой ступенью. Силовая турбина с РСА первой ступени, как подтверждено и показано в последующих главах, является наиболее совершенной в газотурбинных двигателях и установках, так как позволяет реализовать более эффективные программы управления для приводных ГТУ, теплофикационных ГТЭ и ГТД и трехвальных ГТД для бинарных парогазовых установок.

Для оценки эффективности работы последней ступени СТ перед затурбинным диффузором введено понятие внутреннего КПД ступени по заторможенным параметрам с половинной (частичной) потерей выходной

скорости - .

Поскольку одномерная оптимизация проточной части не учитывает все множество факторов (газодинамических, прочностных, геометрических, технологических и др.), но является составной частью общей задачи оптимального проектирования, предложенную математическую модель следует применять для расчета ступени на среднем диаметре или элементарной ступени.

Оптимизация проектного решения (в нашем случае - оптимального выбора основных параметров) заключается в отыскании такого, реализация которого дает экстремальное (максимальное) значение целевой функции (функции оптимизации), в качестве которой может быть выбран любой из предложенных выходных параметров математической модели -л'ад > Ли или ?7*. Из-за громоздкости полученных аналитических выражений для определения трех видов КПД в настоящем тексте они представлены в функциональном виде:

где р = и - основные

с,„ "<* 2 и < <

параметры оптимизации предложенной математической модели проточной части СТ, в целом определяющие кинематические и геометрические характеристики ступеней. Приведены только основные уравнения, используемые для определения:

• коэффициента расхода ~са по известным значениям р, /л, се,, /?2 (угол выхода потока из РК в относительном движении):

доли кинетической энергии выходной скорости, используемой в ступени (величинанеобходимая для расчета 7*) аъс:

а.

с\ _ 4соз2 а, • <рг (1 - р)

— (X ——————

2 Ь..

Г — Са

ЪРг

\г

— 1

(м-ЧР-Щ

На основании предложенной математической модели проведено расчетное исследование обоснованности выбора основных параметров ступени силовой турбины на среднем диаметре в диапазоне значений /¿=1,0...2,0; 0,3...0,75; /?= 0...0.5; ах =15...30°. Выбор угла а{ менее 15° затрудняет проектирование ступеней в отношении прочности РЛ и поэтому редко практикуется в ступенях турбин приводных ГТУ и ГТД.

На рис.1 и 2 в качестве примера приведены зависимости

адиабатического КПД по заторможенным параметрам от принятых характеристических параметров ступени.

^ал

0,93 0,91 0,89 0,87

оц =1! :о0< /

- 0 \ 0И= -25е У

/ -- ■— — N

г- у -

У ✓ *—

/ У

/

/ / а,=15° а

/ / а| =25°

У /

/ /

/ /

/ / V / -ь -I- ч-

1,8 1,6 1,4 1,2 1,0

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7 Са

Рис.1. Зависимость адиабатического КПД по параметрам заторможенного потока от коэффициентов Са и (Л: --(р =0,98, (/=0,97; --------<р =0,97, (/=0,96

Рис.2. Зависимость 7ад от угла Щ и степени реактивности /С (в пределах //=1,1... 1,7): ------— СЛ =0,4; --Са=0,5; ----------^=0,6

Анализ результатов исследования показывает, что предпочтительными следует признать значения а, =15° при ^=0,3...0,4, а1 =20° при ёа =0,4...0,5 и а, =25° при =0,5...0,6, причем наиболее высокие КПД достигаются при углах а, =15... 17° при условии малых значений коэффициента расхода (са<0,5). При необходимости проектирования ступени ССТ с большей величиной угла ах (20...25°) нужно иметь значение коэффициента расхода са>0,5, что позволяет получать хотя и не максимальные, но достаточно высокие величины КПД.

Следует учитывать также, что разница между максимумами КПД при изменении степени реактивности в пределах от 0,3 до 0,5 для всех трех фиксированных значений са составляет не более 0,3 %, причем происходит смещение максимума в сторону увеличения угла а, при большей степени реактивности. На представленных кривых исключены крайние значения, неприменимые в реальных ступенях.

Подтверждено, что снижение коэффициентов скорости в СА и РК -<р и у/ — на ~1 % влечет за собой уменьшение любого из представленных в рамках данной работы КПД на 2,0...2,5 % во всем диапазоне оптимальных значений са и Ц.

Поскольку проточная часть отсека свободной силовой турбины включает в себя в основном не более трех ступеней, применение угла от, из указанного диапазона оптимальных значений (15...25°) не противоречит сложившемуся представлению о необходимости роста углов а, от ступени к ступени для уменьшения угла раскрытия меридиональных обводов.

На рис.3 и 4 представлены результаты исследования влияния выбранных значений начальных параметров ступени на КПД ступени с

использованием части энергии выходной скорости т]'и. * 0,91

0,89 0,88 0,87 0,8в 0,85 0,84 0,83

15 17 19 21 гз ах,град

Рис.3. Зависимость *7И от угла 01 и степени реактивности р (в пределах ¡Л =1,1... 1,7): ------— са =0,4; --со=0,5;----------ся=0,6

Предложенный КПД прежде всего характеризует одноступенчатые силовые турбины с развитыми диффузорами за ними. На отечественных компрессорных станциях магистральных газопроводов одноступенчатые СТ применены в агрегатах ГТК-10-4, ГТ-750-6, ГТН-16 и ГТД НК-16СТ, НК-12-СТ (всего насчитывается более 2000 единиц). Из рис.3 следует, что для таких силовых турбин при степени реактивности на среднем диаметре, например р=0,4 снижение угла (X] на 4° (с 21 до 17°) дает повышение КПД на 1,5 % в широком диапазоне коэффициентов расхода. Кроме того, при эксплуатации ГТУ и ГТД действительные значения коэффициентов расхода ступеней СТ меньше расчетных. Оба фактора необходимо учитывать при модернизации силовых турбин.

Полученное влияние степени реактивности на КПД ступени перед

патрубком (рис.4) подтверждает, что при малом са (сплошные линии) меньшим углам соответствуют в основном более высокие значения

КПД и с увеличением степени реактивности КПД возрастает, в то время как при повышенном коэффициенте расхода (пунктирные линии) -картина обратная. Таким образом, при проектировании ступеней по среднему диаметру перед диффузором предпочтительно иметь в них р <0,4 при повышенных значениях са и р>0,4 - при пониженных са и умеренных углах ах (20...25°).

Ли

0,90 0,85 0,80 0,76 0,70

0,25 0,35 0,45 р

«

Рис.4. Зависимость T¡u от степени реактивности р: --с. =0,4; ......- Са =0,7

15° ■

20°""" """

25° " 25°

20

$> = 0,97 |»г = 0,96 19

В соответствии с предложенной математической моделью ступени силовой турбины обобщены и представлены на рис.5 результаты расчетов по выбору оптимальных значений параметров нерегулируемой ступени, обеспечивающих ее работу на среднем диаметре с наибольшей эффективностью.

Рис.5. Область оптимальных значений характеристических параметров ступени в пределах угла ССХ =15...25°: Iтяк- — область оптимальных значений; ------ нижняя граница области при р =0,5

В третьей главе, посвященной исследованию эффективности применения РСА в СТ и определению диапазонов регулирования поворотом лопаток соплового аппарата, показано, что полученную уточненную математическую модель ступени СТ можно использовать для оценки эффективности работы не только нерегулируемой, но и регулируемой силовой турбины.

Обоснован также выбор числа регулируемых ступеней в многоступенчатой силовой турбине, которая может включать от одной для ГТУ и ГТД с невысоким Як до пяти-шести ступеней для тихоходных СТ при непосредственном соединении с электрогенератором. По результатам исследования оптимальным признан вариант проточной части с регулируемым сопловым аппаратом только первой ступени. При таком регулировании проходные сечения последующих ступеней остаются неизменными и, следовательно, степени понижения давления и

теплоперепады всех последующих ступеней при условии лст = const также не меняют своих значений.

Показано, что при регулировании СТ с помощью РСА в промежуточной или последней ступени требуется поворот сопловых лопаток на больший угол. При этом угол атаки на лопатках рабочего колеса растет значительно и происходит рассогласование всех ступеней СТ, что приводит к значительному снижению КПД проточной части.

Разработан метод расчета КПД регулируемой ступени и СТ с РСА в первой ступени и нерегулируемыми последующими ступенями. Метод основан на использовании уточненной математической модели с введением дополнительных поправок, вызванных изменением кинематики потока и углов атаки на лопатках РК.

Для определения кинематической степени реактивности регулируемой ступени на нерасчетном режиме получено выражение

c„(l-A>)tg<*io ¿„о

co0tg«, 2tg& '

где индекс "О" соответствует значению на номинальном режиме. Для расчета коэффициента скорости при изменении угла атаки рабочих лопаток, вызванном изменением ос1г использовано выражение, полученное по данным МЭИ (А.Н. Шерстюк):

г -|"Н> 5

1 ' ^-(ctgA-dgflJsinA

¥ =

-2+k, Vo

где =0,2...0,4 - для современных профилей с хорошо скругленной входной кромкой при углах атаки порядка ±20°.

На рис.6 представлена зависимость мощностного КПД от величины относительного изменения площади проходного сечения на выходе из РСА

^сд для трех значений степени реактивности и угла на номинальном режиме.

Рис.6. Зависимость мощностного КПД и степени реактивности ступени от -^са : --р0 =0,3; --------р0 =0,4;---------р0 =0,5

Из анализа результатов расчетов следует, что уменьшение площади выхода потока из С А на 5... 10 %, вызванное прикрытием лопаток РСА, приводит к росту мощностного КПД, причем в меньшей степени для

а,о=15° (до 0,4 %) и в большей - для «10=25° (до 1,2 %). По нашему мнению, это объясняется не столько изменением профильных потерь, сколько положительным влиянием на КПД уменьшающегося угла а1, что наиболее выражено при больших его номинальных значениях.

Поворот сопловых лопаток в противоположном направлении, т.е. сопровождающийся увеличением проходного сечения на выходе из РСА и ростом угла «], приводит к резкому падению внутреннего КПД (рис.7), что обусловлено как увеличением профильных потерь из-за больших отрицательных углов атаки, так и негативным влиянием на него возросших значений углов ах.

Из рис.6 и 7 также видно, что значение расчетной степени реактивности р0 не оказывает влияния на динамику изменения КПД ступени при использовании РСА.

7= —

Ъ 1.01

1,00

0,99 0,98 0,97 0,96

0

Установлено, что для регулируемой ступени СТ предпочтительно применение угла выхода из соплового аппарата на номинальном режиме, близкого к 15°, так как это позволяет сохранять расчетные значения КПД при прикрытии сопел и ведет к незначительному снижению КПД при их

открытии. Например, увеличение ^са на 10 % для ступени с расчетным значением ог10=15° сопровождается падением мощностного КПД приблизительно на 1 %, а для ступени с <аг1О=20° при том же изменении площади проходного сечения за РСА КПД уменьшится на 2 % (см. рис.7). Следует отметить, что при выборе «ю=15° для регулируемой ступени

адиабатический КПД по параметрам заторможенного потока 7ад в

диапазоне =0,9... 1,1 снижается не более чем на 0,5 %. Для такого,

достаточно широкого, диапазона изменения РСа и с учетом преимуществ, предоставляемых РСА свободной силовой турбины для ГТУ в целом, падение КПД в пределах 1,0 % можно оценить как приемлемое. г.

Применение регулируемых ступеней с большими значениями «10 можно признать целесообразным, если при использовании РСА будут преобладать режимы прикрытия лопаток СА.

Выполнено расчетное исследование по определению влияния на КПД регулируемой ступени принятых для номинального режима коэффициентов расхода и нагрузки. Установлено, что первостепенное значение для обеспечения высоких значений КПД на номинальном режиме

( ^са=1,0) и при повороте лопаток РСА имеет выбор расчетного

угла выхода потока из СА «ю, величину которого рекомендуется выбирать в пределах 15... 18°. Влияние же остальных рассмотренных

а10=20

Ро=0.3

4 —*

I —*

Ч 7«

Ли

0.9

1,0

1,1

Рис.7. Изменение относительного КПД ступени ССТ при регулировании поворотом

лопаток соплового аппарата при см =0,5 О0 =0,97; г0 =0,96)

са

параметров (са, fi, р) на динамику изменения трех видов КПД ступени * *

Ли > Vm и Vu при регулировании менее существенно и при выборе их значений следует руководствоваться рекомендациями главы 2.

Установлено, что номинальный угол 0С1 и другие параметры регулируемой ступени следует выбирать с таким расчетом, чтобы в процессе управления РСА проходное сечение соплового аппарата в основном уменьшалось вплоть до достижения минимального

положительного значения рк в корне ступени.

Рассмотрен вопрос перераспределения теплоперепадов и степеней понижения давления при повороте лопаток СА. Например, для расчета относительного адиабатного теплоперепада при изменении положения РСА и работе установки по программе управления Тт - const можно использовать выражение

_ / -2л Vя

Г.

Я* =-

АО

1-^сХ1

где ^ - относительная температура газа перед ступенью; *

Я"10 - расчетная степень понижения давления в ступени; п - показатель политропы; м = (к — 1 )/к , где к - показатель адиабаты.

Пример расчета согласно данному выражению представлен на рис.8, из которого следует, что изменение в регулируемой ступени в пределах - 0,9... 1,1 протекает по зависимости, близкой к линейной.

Рис.8. Изменение относительного адиабатного теплоперепада первой ступени двухступенчатой СТ при регулировании ее поворотом лопаток СА первой ступени при Тт - const

0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 Fc

СА

Помимо изменения адиабатического теплоперепада, срабатываемого в силовой турбине, поворот сопловых лопаток регулируемой ступени СТ приводит к изменению работы расширения в турбине газогенератора (турбине компрессора). Проведено соответствующее расчетное исследование однокомпрессорной двухвальной ГТУ, пример результатов которого представлен на рис.9 для программы управления установкой Тг = const.

Установлено, что при меньших номинальных значениях степени понижения давления в первой регулируемой ступени СТ (X;mi)o поворот лопаток РСА вызывает большее относительное изменение адиабатического теплоперепада в силовой турбине Н'С1 и турбине компрессора (ТК) - Н*тк .

№ XCT упе нча гая ■ СС Г

** ш -

■е-Г ■

щ о юош о ifE* со о> со о О т- г- J1, о о' о" Т-' т-" т-" Г-"

Рис.9. Перераспределение работы между турбиной компрессора и двухступенчатой ССТ при повороте лопаток РСА (для программы управления Tr = const):

-----(Оо=1>2; ......................-«,1)0 =М;--(*«i)o«1,6

С учетом изменения степени понижения давления и перераспределения работы расширения газа в силовой турбине и турбине газогенератора определены диапазоны регулирования ГТД поворотом лопаток РСА, при которых эффективность работы ССТ достаточно высока (снижение мощностного КПД не превышает 1.. .2 %). При расчете учтено, что область возможного изменения степени понижения давления в первой

регулируемой ступени СТ лстХ ограничена значением {л"ст1 )тах,

соответствующим условию достижения скорости звука по осевой составляющей скорости газа на выходе из ступени, а при п'ст\ < (я'ст\ )о (пст\- значение степени понижения давления, соответствующее FCAi\t0) величина я*т1 не должна быть менее 1,0, т.е. 1,0< (я"ст1 )0 < (л*стХ )тах и

1,0< л'ст\ < {л*ст] )тгх . По результатам расчетного исследования установлено, что в зависимости от программы управления установкой и уровня скоростей в ступенях рекомендуется ограничиваться изменением

Fca в пределах 10...20 % при прикрытии РСА, 0...5 % - при их раскрытии. При этом желательно, чтобы при использовании РСА преобладали режимы прикрытия лопаток.

В четвертой главе приведены результаты выполненных экспериментальных исследований приводной ГТУ с регулируемым сопловым аппаратом в первой ступени СТ. Они были необходимы в связи с выдвинутыми на основе расчетных исследований рекомендациями по повышению экономичности СТ и влиянию основных характеристических параметров на диапазоны и эффективность регулирования СТ.

Исследования проводились в условиях эксплуатации на КС Пелымская ООО "Тюментрансгаз". Выбранный для проведения испытаний ГПА включает двухвальную ГТУ типа PGT-10 производства фирмы GE Oil & Gas Nuovo Pignone, единственную в России безрегенераторную установку с двухступенчатой СТ с первой регулируемой ступенью (см. таблицу).

Основные технические данные исследуемой ГТУ

Наименование величины Значение

Номинальная мощность, кВт 10440

Расход рабочего тела через двигатель, кг/с 42,32

Частота вращения вала турбокомпрессора, об/мин 10800

Частота вращения силового вала, об/мин 7900

Степень повышения давления в компрессоре 13,8

Эффективный КПД установки 32,5

Температура на выходе из двигателя, К 760,8

Наработка ГТУ на момент проведения испытаний, час 8374

При подготовке к проведению испытаний были организованы замеры основных параметров приборами повышенной точности в соответствии со схемой измерений (рис.10), подготовленной программой и методикой испытаний. Снятие измеряемых параметров производилось на семи режимах при различном нагружении ГТУ, оцениваемому по частоте вращения вала низкого давления.

Рис.10. Схема измерений при испытаниях ГТУ РСТ-10:

I,2 - температура и давление наружного воздуха; 3 - разрежение на всасе ОК; 4 - температура воздуха на входе ОК; 5,6 - температура и давление воздуха за ОК; 7,8 - осредненная температура и давление газа перед ССТ; 9,10 -температура и давление газа за ССТ;

II,13 - температура технологического газа на входе и выходе ЦБН; 12,14 -давление технологического газа на входе и выходе ЦБН; 15,16 - частота вращения валов ВД и НД; 17 - перепад давления на входном устройстве ЦН; 18,19 - температура и давление топливного газа; 20 - перепад давления на стандартной диафрагме; 21 -положение РСА

Были установлены необходимые для оценки эффективности работы РСА геометрические характеристики регулируемой ступени на среднем диаметре: высота и ширина сопловых и рабочих лопаток, угол установки сопловых лопаток и площадь проходного сечения на выходе из СА в максимально открытом положении и др.

Результаты обработки опытных данных сопоставлены с подсчитанными согласно принятой математической модели показателями эффективности регулируемой первой ступени силовой турбины ГТУ РвТ-Ю (рис, 11): адиабатным КПД по полным параметрам и мощностным . Поскольку полученные по результатам эксперимента и численным способом значения КПД показали удовлетворительную сходимость, можно заключить, что предложенная модель регулируемой ступени и ССТ позволяет с достаточной для одномерной постановки задачи степенью точности спрогнозировать КПД ступени с РСА в широком диапазоне управления и соответственно изменения относительной площади за сопловым аппаратом РСА.

Подтверждено выдвинутое автором положение о наибольшей эффективности регулируемой ступени, работающей в основном на режимах прикрытия лопаток РСА. По результатам экспериментального исследования в условиях эксплуатации первой ступени силовой турбины

ГТУ РОТ-10 изменение Т]*т составило 0,5 %, а - 1,3 % во всем

диапазоне зафиксированных значений .

*7ад

0,92

0,91 0,90

lu

0,85

0,84 0,83

0,82

•

-ТГЪ ( >

\| \

\

КрИ! зые ра счетнъ / ихзна* №НИЙ

/

/ /

♦ ♦

♦ >

♦ сспери мента. ...... льные данны е

Рис.11. Сопоставление значений КПД, подсчитанных на основе опытных данных по ГТУ РСТ-Ю и оцененных согласно разработанной математической модели силовой турбины с РСА

0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 Fqa

В четвертой главе также рассмотрена возможность повышения эффективности бинарных энергетических установок, созданных на базе газотурбинного привода с ССТ. При отсутствии РСА СТ в холодное время года, чтобы избежать понижения

параметров пара перед паровой турбиной, в таких 111У используют дожигание за турбиной или подмешивают выхлопные газы на всас компрессора. Это снижает КПД ГТД и 111 У, загрязняет осевой компрессор. Использование РСА СТ позволяет реализовать программу управления Тт = const в такой ГТУ, входящей в состав бинарной 111 У с котлом-утилизатором, и, следовательно, избежать перехода на пониженные параметры пара и обеспечить более высокие значения параметров мощности и экономичности при неполных нагрузках, в холодное время года и при ухудшении технического состояния проточных частей турбомашин ГТУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам выполненной работы можно сделать следующие основные выводы.

1. Предложена уточненная математическая модель свободной силовой турбины с первой регулируемой ступенью, в рамках которой получены выражения для определения внутренних КПД {т}и, т]'т и

77*) регулируемых ступеней средней веерности на среднем диаметре.

2. Проведено численное исследование регулируемых ступеней СТ с целью оптимизации основных характеристических параметров ступени - са, /л, р, а,. В результате установлено первостепенное

влияние на экономичность ступени расчетного угла выхода потока из CA сс1, величину которого предлагается выбирать из диапазона 15... 17° при с а <0,5.

3. Установлено: если ГТД с регулируемым сопловым аппаратом выполнить с преобладанием режимов прикрытия РСА (до 10%) в рабочей области, то при использовании такого ГТД будет наблюдаться повышение КПД регулируемой ступени (в пределах 1 %), связанное с благоприятным влиянием изменившейся кинематики потока.

4. Определены диапазоны регулирования ГТД поворотом лопаток РСА, при которых эффективность работы ССТ достаточно высока (снижение мощностного КПД не превышает 1...2 %), с учетом изменения степени понижения давления и перераспределения работы расширения газа в силовой турбине и турбине газогенератора.

5. Проведены испытания на натурной ГТУ PGT-10 с РСА в первой ступени CT с целью проверки применимости разработанной математической модели и подтверждения полученных численным моделированием результатов.

6. Показано, что при использовании ССТ с первой регулируемой ступенью могут быть реализованы программы управления ГТУ и ГТД, обеспечивающие более высокую располагаемую мощность летом, а зимой и при неполных нагрузках - более высокую экономичность регенеративных ГТУ и ГТД в системе бинарных 111 У с котлом-утилизатором и паровой турбиной.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Комаров О.В. К оптимизации выбора коэффициентов расхода и нагрузки ступеней ССТ ГТУ / О.В. Комаров // Научные труды Первой отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Екатеринбург, 2001.

2. Васин О. Варианты конструкции свободной силовой турбины ГТУ / О. Васин, О. Комаров, Б. Ревзин // Газотурбинные технологии. 2002. №1. С.20-24.

3. Васин O.E. О выборе конструкции свободной силовой турбины для газотурбинных ГПА / O.E. Васин, Б.С. Ревзин, A.B. Тарасов, О.В. Комаров // Тяжелое машиностроение. 2002. №2. С.49-50.

4. Ревзин Б.С. К оптимизации ступеней свободных силовых турбин газоперекачивающих агрегатов / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров // Турбины и компрессоры. 2002. № 3,4 (22, 23). С.13-15.

5. Комаров О.В. К оптимизации геометрических и кинематических параметров ступеней осевых турбин / О.В. Комаров // Научные

труды Второй отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Екатеринбург, 2002.

6. Ревзин Б.С. Об эффективности ступеней регулируемых осевых газовых турбин / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров // Международная научно-практическая конференция "Совершенствование турбоустановок методами математического и физического моделирования": Сб. науч. трудов / Редкол.: Ю.М. Мацевитый (отв. ред.) [и др.] Харьков: Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного HAH Украины, 2003. Т.1. С.302-305.

7. Ревзин Б.С. Об эффективности проточной части свободной силовой турбины, состоящей из регулируемой и нерегулируемых ступеней / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров // Турбины и компрессоры. 2003. № 1,2 (22, 23). С.23-26.

8. Комаров О.В. Влияние геометрических и кинематических параметров ступеней энергетических газовых турбин на их эффективность / О.В. Комаров, Б.С. Ревзин // Тез. докл. L научно-технической сессии по проблемам газовых турбин, 17-18 июня 2003 г. СПб., 2003. С.69.

9. Ревзин Б.С. К оптимизации параметров регулируемых ступеней свободных силовых турбин / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров // Турбины и компрессоры. 2004. №1 (26,27). С.13-15.

Ю.Комаров О.В. Возможности повышения эффективности ступеней осевых газовых турбин / О.В. Комаров, Б.С. Ревзин // Труды третьей международной научно-практической конференции Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук им. A.M. Прохорова / под ред. В.Г. Лисиенко. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. №15 (45). 4.2. С.67-70.

11. Бродов Ю.М. Повышение экономических показателей двухвальных ГТУ и теплофикационных ГТД за счет использования регулируемых направляющих лопаток / Ю.М. Бродов, Б.С. Ревзин, A.B. Рожков, О.В. Комаров, A.B. Скороходов // Тез. докл. XXIV Российской школы по проблемам науки и технологий, посвященной 80-летию со дня рождения академика В.П. Макеева, 22-24 июня 2004 г. Миасс-Екатеринбург: УрО РАН, 2004. С.234-236.

12. Ревзин Б.С. Некоторые сравнительные показатели энергетических и теплофикационных ГТД, как со свободной силовой турбиной, так и блокированных / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров, A.B. Рожков // LI научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин: тез. докл. / под науч. ред. Г.Г. Ольховского, 21-23 сент. 2004 г. Москва-Уфа: ОАО "ВТИ", 2004. С. 113-115.

13. Комаров О.В. Особенности регулирования ГТУ поворотом лопаток соплового аппарата в силовой турбине / О.В. Комаров // XII Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция "Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели": тез.

Ш23 5 12

докл., 24-26 ноября 2004 г. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. С.81-82.

14. Ревзин Б.С. Экономический эффект---

поддержания постоянной темпер турбиной / Б.С. Ревзин, О.В. XII Всероссийская межвузовская н "Газотурбинные и комбинированнь докл., 24-26 ноября 2004 г. М.: i С.47-49.

15. Ревзин Б.С. Обеспечение перем» регулируемой свободной турбине Б.С. Ревзин, О.В. Комаров, A.L технологии. 2005. №2. С.32-34.

1 б.Комаров О.В. Об эффективности применения регулируемых силовых турбин в ГТУ и ГТД регенеративного и простого циклов / О.В. Комаров, Б.С. Ревзин, Ю.М. Бродов // Теплоэнергетика. 2006. №2. С.73-77 (принята к печати).

РНБ Русский фонд

2006-4 23375

_ИД № 06263 от 12.11.2001 г._

Подписано в печать 25.10.2005 Формат 60x84 1/16 Бумага писчая Плоская печать Усл. печ. л. 1,39 Уч.-изд. л. 1,4 Тираж 100_Заказ 180_Бесплатно_

Редакционно-издательский отдел ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

Ризография НИЧ ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Сложившаяся оценка влияния основных геометрических, кинематических и термодинамических параметров ступеней силовой турбины на ее КПД

1.2. Некоторые конструктивные особенности современных свободных силовых турбин

1.3. Эффективность использования регулируемого соплового аппарата в свободной силовой турбине

1.4. Постановка задач исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА УТОЧНЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИЛОВОЙ ТУРБИНЫ С ЦЕЛЬЮ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СТУПЕНЕЙ

2.1. Математическая модель. Выбор основных параметров математической модели ССТ

2.2. Разработка математической модели ступени ССТ

2.3. Исследование влияния коэффициентов расхода и нагрузки на КПД ступени свободной силовой турбины

2.4. Исследование влияния угла сс{ и кинематической степени реактивности р на КПД ступени ССТ

Выводы по главе

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМОГО СОПЛОВОГО АППАРАТА В СИЛОВОЙ ТУРБИНЕ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАПАЗОНОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГТУ И ГТД ПОВОРОТОМ ЛОПАТОК РСА

3.1. Регулируемый сопловой аппарат силовой турбины, как дополнительный регулирующий орган в ГТУ и ГТД

3.2. Выбор числа регулируемых ступеней в многоступенчатой СТ

3.3. Разработка метода расчета КПД ступени силовой турбины с РСА и регулируемой СТ, состоящей из регулируемой и нерегулируемых ступеней

3.4. Исследование влияния поворота лопаток РСА на КПД регулируемой ступени

3.5. Перераспределение теплоперепадов и степеней понижения давления при повороте лопаток СА. Определение диапазонов регулирования при использовании РСА 88 Выводы по главе

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ГТУ С РЕГУЛИРУЕМЫМ СОПЛОВЫМ АППАРАТОМ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ. ОЦЕНКА ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РСА ПЕРВОЙ СТУПЕНИ СТ ДЛЯ РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ГТУ И БИНАРНЫХ ПГУ

4.1. Экспериментальные исследования ГТУ PGT-10 с регулируемым сопловым аппаратом СТ в условиях эксплуатации

4.2. Возможности повышения эффективности регенеративных ГТУ за счет применения регулируемой ступени силовой турбины

4.3. Возможности повышения эффективности сложных энергетических установок созданных на базе газотурбинного привода с РСА

Выводы по главе

Парк стационарных ГТУ и ГТД транспортного типа на российских газопроводах по состоянию на начало 2005 года превышает 4000 единиц суммарной мощностью более 35 тыс. МВт. Расширяется применение ГТД с силовыми турбинами (СТ) в локальных энергетических установках.

Как правило, на линейных компрессорных станциях, на головных сооружениях газопроводов и на станциях подземного хранения газа, где используются компрессорные машины - центробежные нагнетатели, они приводятся силовыми турбинами стационарных ГТУ или транспортных ГТД.

Первые силовые турбины газоперекачивающих агрегатов были преимущественно одноступенчатыми, затем по мере распространения ГТУ и ГТД с повышенной степенью сжатия число ступеней в СТ увеличилось вначале до двух, а в некоторых двигателях до трех и даже четырех.

Но только в силовых турбинах конструкции фирм "Дженерал Электрик", "Вестингауз" и "Нуово Пиньоне" имеется регулируемый сопловой аппарат, который используется для регулирования двигателя - он поддерживает постоянным частоту вращения компрессорного вала, обеспечивая тем самым более высокую мощность в летнее время и при снижении КПД турбомашин вследствие эксплуатационных воздействий. Вместе с тем при модернизации импортных ГТУ - переводе их на регенеративный цикл - не было реализовано важное преимущество регулируемых силовых турбин, - возможность перевода ГТУ на программу управления с постоянной температурой за турбиной Тт = const 5 т.е. оптимизации системы управления. Для этого требовалась модернизация системы автоматического регулирования и изменение работы входного направляющего аппарата первой ступени осевого компрессора.

Однако регенерация теплоты - главный резерв повышения эффективности ГТУ стационарного типа — дает максимальный эффект при использовании регулируемых силовых турбин с реализацией программы управления Тт = const.

В климатических условиях средней полосы России такая программа управления обеспечивает около четырех процентов экономии топлива.

При развитии децентрализованной теплоэнергетики важную роль стали играть конвертированные авиационные и судовые ГТД, которые при мощности 16.25 МВт могут выполняться с использованием теплоты уходящих газов в котлах-утилизаторах с выработкой электрической мощности с помощью паровых турбин. Электрогенератор таких двигателей приводится также свободными силовыми турбинами или непосредственно или через редуктор.

При неполных нагрузках и в холодное время года становится очень важным поддерживать расчетную температуру за турбиной. Иначе приходится снижать параметры пара перед паровой турбиной, чтобы избежать повышенной влажности в хвостовой части турбины и эрозионного повреждения лопаток.

И здесь на помощь приходит регулируемый сопловой аппарат силовой турбины. Воздействуя на поворотные сопла, можно держать повышенную температуру за газовой турбиной и избежать работы на скользящих параметрах пара.

Другой областью, где важно выдерживать постоянную температуру газа за турбиной, является применение ГТД в технологических процессах с соблюдением Т = const.

Вместе с тем, применение поворотных лопаток в первой ступени силовой турбины позволяет в энергетических ГТД более эффективно использовать схемы STIG с добавлением пара из котла-утилизатора в зону камеры сгорания. При таких схемах ограничения в подаче пара вызываются увеличением работы турбин и повышением частоты вращения газогенератора. Прикрытие лопаток на входе в СТ позволяет подавать больший расход пара и увеличить как электрическую мощность, так и эффективный КПД.

И при обычных схемах (без добавления пара) целесообразно прикрывать сопловые лопатки СТ в холодное время года и при неполных нагрузках с целью выдерживания постоянных оборотов КНД, а регулирование расхода воздуха с целью поддержания постоянной температуры за турбиной осуществлять прикрытием лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) компрессора.

Одной из причин отсутствия регулируемого соплового аппарата (РСА) в СТ энергетических и газотранспортных ГТД является мнение о повышенной сложности механизма поворота от сервопривода к поворотным лопаткам и ненадежной работы таких лопаток. Вместе с тем имеется обширный положительный опыт применения РСА при температуре газа перед СТ выше 650°С при высокой надежности и эффективности регулируемой ступени в приводных ГТУ конструкции фирм "Дженерал Электрик" и "Нуово Пиньоне".

Другой причиной отказа от применения РСА в силовых турбинах ГТД является мнение о пониженной эффективности регулируемых ступеней осевых турбин вследствие вызывающих дополнительные потери углов атаки рабочих лопаток, изменения осевых межвенцовых и радиальных зазоров в РСА. Однако практика эксплуатации таких ступеней в ГПА на компрессорных станциях газопроводов (MS5002, PGT-10) не подтверждает этого.

При надлежащем выборе геометрических и газодинамических параметров регулируемых ступеней и соответствующей конструкции (со сферическими меридиональными обводами и подпружиненными сопловыми лопатками для ликвидации радиальных зазоров) они обеспечивают высокую эффективность, что подтверждается многочисленными их испытаниями и расчетными исследованиями.

Более глубокое ознакомление с параметрами турбинных ступеней средней веерности, а именно из них выполняются силовые турбины, выявило большие резервы в повышении эффективности таких ступеней.

Цель работы

1. На основе математического моделирования выявить возможности повышения внутренних КПД турбинных ступеней средней веерности приводных ГТУ и ГТД и, в частности, регулируемых ступеней, работающих при переменных углах обтекания.

2. Исследовать эффективность применения силовых турбин с регулируемой первой ступенью в ГТУ регенеративного цикла и ГТД простого цикла в составе бинарных ПГУ. Провести испытания натурных ГТУ с регулируемыми ступенями силовых турбин с целью экспериментальной проверки результатов, полученных методами численного моделирования.

Научная новизна

Разработана математическая модель проточной части свободной силовой турбины с регулируемым сопловым аппаратом (РСА) в первой ступени, с использованием которой показаны возможности достижения максимальных внутренних КПД ступеней осевых турбин средней веерности при различных значениях коэффициентов расхода и нагрузки с учетом изменения степени реактивности в одномерной постановке.

Уточнена математическая модель регулируемой турбинной ступени, что делает возможным ее использование при проектировании регулируемых ступеней новых осевых турбин. Установлено влияние геометрических параметров, в частности, угла ссх, во взаимосвязи с кинематическими параметрами ступени на возможно достижимые значения КПД регулируемых ступеней. it

Предложен метод учёта перераспределения работы расширения продуктов сгорания между газогенератором и силовой турбиной при использовании РСА.

Показано, что если управление ГТД с регулируемым сопловым аппаратом силовой турбины выполнять в основном в направлении прикрытия РСА на характерных режимах, то при использовании такого ГТД будет наблюдаться не снижение, а повышение КПД регулируемой ступени и всей турбины.

Практическая значимость

Показано, что для получения высоких значений мощностного КПД турбинных ступеней свободных турбин приводных ГТУ и ГТД необходимо ограничение коэффициента нагрузки диапазоном 1,1. 1,5.

Установлено, что предпочтительный диапазон номинальных значений угла выхода из соплового аппарата для ступеней средней верности на среднем диаметре составляет 15. 17° при ограничении величины коэффициента расхода са < 0,5 .

Уточнена взаимосвязь между геометрическими параметрами, коэффициентом расхода и оптимальной степенью реактивности регулируемой ступени силовой турбины.

Показано, что параметры регулируемой ступени следует выбирать с таким расчетом, чтобы в процессе управления ГТД поворотом лопаток соплового аппарата преобладали режимы, при которых проходное сечение за РСА уменьшалось, вплоть до достижения минимального положительного значения степени реактивности рк в корне ступени.

Разработанная математическая модель силовой турбины с РСА первой ступени может использоваться для оценки экономичности ступени на среднем диаметре в широком диапазоне регулирования.

Автор защищает следующие положения

1. Уточненную математическую модель проточной части свободной силовой турбины с регулируемой первой ступенью.

2. Зависимости, позволяющие уточнить взаимосвязь значений максимально достижимых КПД ступеней осевых турбин средней веерности со степенью реактивности и коэффициентом нагрузки ступеней при различных коэффициентах расхода.

3. Возможность достижения высокой эффективности проточной части свободной силовой турбины, состоящей из регулируемой и нерегулируемых ступеней.

4. Необходимость учета первостепенного влияния геометрического угла ах на возможно достижимые значения КПД ступеней при их различных геометрических и кинематических параметрах.

5. Взаимосвязь КПД регулируемой осевой турбинной ступени с углом поворота сопловых лопаток при различных геометрических и кинематических параметрах.

6. Необходимость учета при проектировании положения о том, что если ГТД с регулируемым сопловым аппаратом силовой турбины выполнить с преобладанием режимов прикрытия РСЛ на характерных режимах, то при использовании такого ГТД будет наблюдаться не снижение, а повышение КПД регулируемой ступени и всей турбины. 7. Взаимосвязь изменения площади выхода регулируемой ступени со степенью расширения ступени и достижимыми КПД при различных геометрических и кинематических параметрах.

Апробация работы

Основные положения и материалы диссертационной работы докладывались на следующих симпозиумах, конференциях и научно-технических сессиях:

• XLVIII научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин. РАН. Рыбинск. 25-26 сентября 2001 г.;

• I отчетная конференция молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ

- УПИ. Екатеринбург. 2001 г.;

• II отчетная конференция молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ

- УПИ. Екатеринбург. 2002 г.;

• L научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин. РАН. Санкт-Петербург. 17-18 июня 2003 г.;

• XXIV Российская школа по проблемам науки и технологий. Миасс. 22-24 июня 2004 г.;

• LI научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин. РАН. Уфа. 21-23 сентября 2004 г.;

• Третья международная научно-практическая конференция Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук им. A.M. Прохорова. Екатеринбург. 28-29 октября 2004 г.;

• XII Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция "Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели". Москва. 22-24 ноября 2004 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 16 работ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка. Общий объем диссертации 141 страница, в том числе 49 рисунков, 1 таблица. Библиографический список включает 75 наименований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ

В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Комаров О.В. К оптимизации выбора коэффициентов расхода и нагрузки ступеней ССТ ГТУ / О.В. Комаров // Научные труды Первой отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Екатеринбург, 2001.

2. Васин О. Варианты конструкции свободной силовой турбины ГТУ / О. Васин, О. Комаров, Б. Ревзин // Газотурбинные технологии. 2002. №1. С.20-24.

3. Васин О.Е. О выборе конструкции свободной силовой турбины для газотурбинных ГПА / О.Е. Васин, Б.С. Ревзин, А.В. Тарасов, О.В. Комаров // Тяжелое машиностроение. 2002. №2. С.49-50.

4. Ревзин Б.С. К оптимизации ступеней свободных силовых турбин газоперекачивающих агрегатов / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров // Турбины и компрессоры. 2002. № 3,4 (22, 23). С.13-15.

5. Комаров О.В. К оптимизации геометрических и кинематических параметров ступеней осевых турбин / О.В. Комаров // Научные труды Второй отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Екатеринбург, 2002.

6. Ревзин Б.С. Об эффективности ступеней регулируемых осевых газовых турбин / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров // Международная научно-практическая конференция "Совершенствование турбоустановок методами математического и физического моделирования": Сб. науч. трудов / Редкол.: Ю.М. Мацевитый (отв. ред.) [и др.] Харьков: Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного НАН Украины, 2003. T.l. С.302-305.

7. Ревзин Б.С. Об эффективности проточной части свободной силовой турбины, состоящей из регулируемой и нерегулируемых ступеней / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров // Турбины и компрессоры. 2003. № 1,2 (22, 23). С.23-26.

8. Комаров О.В. Влияние геометрических и кинематических параметров ступеней энергетических газовых турбин на их эффективность / О.В. Комаров, Б.С. Ревзин // Тез. докл. L научно-технической сессии по проблемам газовых турбин, 17-18 июня 2003 г. СПб., 2003. С.69.

9. Ревзин Б.С. К оптимизации параметров регулируемых ступеней свободных силовых турбин / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров // Турбины и компрессоры. 2004. №1 (26,27). С. 13-15.

Ю.Комаров О.В. Возможности повышения эффективности ступеней осевых газовых турбин / О.В. Комаров, Б.С. Ревзин // Труды третьей международной научно-практической конференции Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук им. A.M. Прохорова / под ред. В.Г. Лисиенко. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. №15 (45). 4.2. С.67-70.

11. Бродов Ю.М. Повышение экономических показателей двухвальных ГТУ и теплофикационных ГТД за счет использования регулируемых направляющих лопаток / Ю.М. Бродов, Б.С. Ревзин, А.В. Рожков, О.В. Комаров, А.В. Скороходов // Тез. докл. XXIV Российской школы по проблемам науки и технологий, посвященной 80-летию со дня рождения академика В.П. Макеева, 22-24 июня 2004 г. Миасс-Екатеринбург: УрО РАН, 2004. С.234-236.

12. Ревзин Б.С. Некоторые сравнительные показатели энергетических и теплофикационных ГТД, как со свободной силовой турбиной, так и блокированных / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров, А.В. Рожков // LI научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин: тез. докл. / под науч. ред. Г.Г. Ольховского, 21-23 сент. 2004 г. Москва-Уфа: ОАО "ВТИ", 2004. С.113-115.

13. Комаров О.В. Особенности регулирования ГТУ поворотом лопаток соплового аппарата в силовой турбине / О.В. Комаров // XII Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция "Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели": тез. докл., 24-26 ноября 2004 г. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. С.81-82.

14. Ревзин Б.С. Экономический эффект в двух- и трехвальных ГТУ от поддержания постоянной температуры за свободной силовой турбиной / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров, А.В. Рожков //

XII Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция "Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели": тез. докл., 24-26 ноября 2004 г. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. С.47-49.

15. Ревзин Б.С. Обеспечение переменных режимов двигателей с регулируемой свободной турбиной и блокированных ГТД / Б.С. Ревзин, О.В. Комаров, А.В. Рожков // Газотурбинные технологии. 2005. №2. С.32-34.

16.Комаров О.В. Об эффективности применения регулируемых силовых турбин в ГТУ и ГТД регенеративного и простого циклов / О.В. Комаров, Б.С. Ревзин, Ю.М. Бродов // Теплоэнергетика. 2006. №2. С.73-77 (принята к печати).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для всех этапов проектирования ступеней турбин: одномерный расчет, проектирование по радиусу (уровень 2D), пространственное проектирование с учетом вязкости, турбулентности и нестационарности потока (3D), исходным является одномерное проектирование и оптимизация элементарных ступеней. Ему и посвящена настоящая работа, как определяющая для силовых турбин с регулируемым сопловым аппаратом первой ступени, и по результатам которой можно сделать следующие выводы:

1. Получено уточненное выражение для всех видов КПД ступени средней веерности, учитывающее большее число факторов в их взаимосвязи, чем ранее предложенные и используемые. По разработанной математической модели выполнено так называемое численное моделирование, результаты которого приведены графически. Такие зависимости в представленном виде ранее отсутствовали. В частности установлено: для регулируемой ступени средней веерности силовой турбины стационарной ГТУ или транспортного ГТД при достижимых значениях коэффициентов скорости (р к Ц/ уменьшение угла ссх на несколько градусов в диапазоне ^=15.25° вызывает на среднем диаметре этой ступени рост внутренних КПД до

1,0.2,5% при соответствующем изменении Рср, са, ju и других характерных параметров. Если ГТД с регулируемым сопловым аппаратом выполнить с преобладанием режимов прикрытия РСА на характерных режимах, то при использовании такого ГТД будет наблюдаться не снижение, а повышение КПД регулируемой ступени и всей турбины.

2. Связь между геометрическими параметрами ступеней и коэффициентом расхода cai обеспечивающая максимальные значения КПД, может быть выражена са= f(a{,pcp,ju) или графически:

Са 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2

15 17 19 21 23 25 а х , град

Область оптимальных значений характеристических параметров ступени в пределах угла #i=150.25°

I . '""'l область оптимальных значений нижняя граница области при р =0,5

3. Разработан метод расчета КПД ступени силовой турбины с РСА, регулируемой многоступенчатой СТ, состоящей из одной (первой) регулируемой и нерегулируемых ступеней, и ступеней турбины газогенератора при повороте сопловых лопаток первой ступени ССТ.

4. Из анализа результатов расчетного исследования по влиянию поворота лопаток РСА на КПД регулируемой ступени следует, что на эффективность использования РСА в силовой турбине значительное влияние оказывает выбор основных кинематических, геометрических и газодинамических параметров ступени на номинальном режиме, производить который можно на основе уточненной математической модели СТ и результатов исследования, изложенных в настоящей работе. Установлено, что первостепенное значение для обеспечения высоких значений КПД на номинальном режиме (^са=1>0) и при повороте лопаток РСА (-^ca^UO) имеет выбор расчетного угла выхода потока из СА <210, величину которого рекомендуется выбирать в пределах 15. 17°. Влияние же остальных рассмотренных параметров - са t ц} р - на динамику изменения трех видов КПД ступени Ли , и Ли при регулировании менее существенно и при выборе их значений следует руководствоваться рекомендациями сформулированными в рамках настоящей работы (главе 2). 5. Установлено, что уменьшение проходного сечения за РСА (прикрытии сопловых лопаток) до 10% приводит к росту всех трех видов КПД в пределах 1% из-за благоприятного влияния изменившейся кинематики потока. Дальнейшее прикрытие сопел (до FCA =0,8) сопровождается незначительным снижением КПД. Раскрытие лопаток РСА до значений FCA =1,1 приводит к умеренному падению КПД регулируемой ступени. При большем раскрытии РСА эффективность работы ступени снижается более существенно. Поэтому параметры регулируемой ступени следует выбирать с таким расчетом, чтобы в процессе управления ГТД проходное сечение соплового аппарата в основном уменьшалось вплоть до достижения минимального положительного значения рк в корне ступени. Или иначе: в расчетных условиях должны быть приняты небольшие отрицательные углы атаки рабочих лопаток, не вызывающие снижения КПД.

6. Определены диапазоны регулирования ГТД поворотом лопаток РСА, при которых эффективность работы ССТ достаточно высока (снижение мощностного КПД не превышает 1.2%), с учетом изменения степени понижения давления и перераспределения работы расширения газа в силовой турбине и турбине газогенератора. В зависимости от программы управления установкой и уровня скоростей в ступенях рекомендуется ограничиваться изменением FCA в пределах 10.20%, как при раскрытии РСА, так и в противоположном направлении. Причем максимальный положительный эффект зависит от преобладания режимов прикрытия лопаток.

7. В связи с выдвинутыми на основе расчетных исследований, проведенных в соответствии с разработанной математической моделью силовой турбины с регулируемой первой ступенью, рекомендациями по повышению экономичности СТ и влиянию основных характеристических параметров на диапазоны и эффективность регулирования проведены экспериментальные исследования приводной ГТУ PGT-10 с регулируемым сопловым аппаратом в первой ступени СТ в условиях эксплуатации.

Результаты обработки опытных данных сопоставлены с подсчитанными согласно принятой математической модели показателями эффективности регулируемой первой ступени силовой турбины ГТУ PGT-10: адиабатным КПД по полным параметрам л1л и мощностным - Ли. Поскольку полученные по результатам эксперимента и численным способом значения КПД показали хорошую сходимость, можно заключить, что предложенная модель регулируемой ступени и ССТ позволяет с достаточной для одномерной постановки задачи степенью точности спрогнозировать КПД ступени с РСА в широком диапазоне управления и соответственно изменения относительной площади за сопловым аппаратом FCk .

Подтверждено выдвинутое автором положение о наибольшей эффективности регулируемой ступени, работающей в основном на режимах прикрытия лопаток РСА. По результатам экспериментального исследования в условиях эксплуатации первой ступени силовой турбины ГТУ PGT-10 изменение тf^ составило 0,5%, а Ли - 1,3% во всем диапазоне зафиксированных значений ^са • 8. Рассмотрена возможность повышения эффективности сложных энергетических установок созданных на базе газотурбинного привода с РСА.

Реализация программы управления такой ГТУ, входящей в состав бинарной ПГУ с котлом-утилизатором, - Тт = const позволяет избежать перехода на пониженные параметры пара и обеспечить более высокие значения параметров мощности и экономичности при неполных нагрузках, в холодное время года и при ухудшении технического состояния проточных частей турбомашин.

1. Абианц В.Х. Теория и расчет авиационных газовых турбин. М.:Машиностроение, 1979. 246 с.

2. Аронов Б.М., Жуковский М.И., Журавлев В.А. Профилирование лопаток авиационных газовых турбин. М. Машиностроение, 1975. 192 с.

3. Аэродинамические характеристики ступеней тепловых турбин / Н.Н. Афанасьев, В.Н. Бусурин, И.Г. Гоголев и др.; Под общ. ред. В.А. Черникова. JI.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980. 263 с.

4. Балье О.Е. Анализ характеристик плоских решеток и их применение к расчету проточных частей турбомашин / Пер. с англ. -Энергетические машины и установки, 1968. №4. С. 1.23. (Тр. Амер. общ-ва инж.-мех.).

5. Барский И.А. Влияние искривления линий тока на характеристики турбины с регулируемым сопловым аппаратом // Энергомашиностроение. 1972. №11. С. 25.26.

6. Барский И.А. О диапазоне соплового регулирования газовой турбины // Энергомашиностроение. 1960. №5. С. 24.25.

7. Барский И.А. Расчет ступени турбины спрофилированной по закону tgair=const, с учетом искривления линий тока //Энергомашиностроение. 1968. №2. С. И.13.

8. Бойко А.В., Говорущенко Ю.Н. Основы теории оптимального проектирования проточной части осевых турбин. Выща школа, Изд-во при ХГУ, 1989.217 с.

9. Бойко А.В. Оптимальное проектирование проточной части осевых турбин. Харьков. Вища школа, 1982. 152 с.

10. Ю.Васин О.Е. Разработка, апробация и реализация методов совершенствования газоперекачивающих агрегатов,эксплуатируемых в условиях многониточной газотранспортной системы: Автореф. дис. канд. техн. наук. Екатеринбург, 2003. 26 с.

11. П.Венедиктов В.Д. Газодинамика охлаждаемых турбин. М.: Машиностроение, 1990. 240 с.

12. Гоголев И.Г., Дроконов A.M. Аэродинамические характеристики ступеней и патрубков тепловых турбин. Брянск: Грани, 1995. 258 с.

13. Гоголев И.Г. и др. Влияние межвенцового зазора на характеристики турбинной ступени // Теплоэнергетика. 1973. №1.

14. Гостелоу Дж. Аэродинамика решеток турбомашин: Пер. с англ. М.: Мир, 1987.392 с.

15. Гребнев В.К. Влияние радиального зазора на эффективность работы турбинных ступеней // Теплоэнергетика. 1968. №5. С. 81.83.

16. Дейч М.Е., Дейлер Ш., Коршунов Б. А. Экспериментальное исследование сопловой решетки с уменьшенными концевыми потерями //Теплоэнергетика. 1994. №10. С. 39.42.

17. Дейч М.Е., Трояновский Б.М. Исследования и расчет ступеней осевых турбин. М. Машиностроение, 1964. 628 с.

18. Дейч М.Е., Фролов В.В., Баранов В.А. и др. Влияние радиального зазора и различных схем уплотнения по бандажу на аэродинамические характеристики турбинной ступени //Теплоэнергетика. 1975. №4. С.43.44.

19. Жирицкий Г.С., Локай В.И., Максутова М.К. и др. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1971.232 с.

20. Казанджан П.К., Тихонов Н.Д., Янко А.К. Теория авиационных газотурбинных двигателей. Теория лопаточных машин. / Под ред. П.К. Казанджана. М.: Машиностроение, 1983. 217 с.

21. Кириллов И.И. Теория турбомашин. JL: Машиностроение, 1972. 536 с.

22. Клебанов А.Г., Мамаев Б.И. Оптимальный шаг турбинной решетки // Теплоэнергетика. 1969. №10. С. 56.60.

23. Козаченко А.Н., Никишин В.И., Поршаков Б.П. Энергетика трубопроводного транспорта газа. М.: ГУП Издательство "Нефть и газ" РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2001. 400 с.

24. Копелев С.З., Тихонов Н.Д. Расчет турбин авиационных двигателей. М.: Машиностроение, 1974. 266 с.

25. Костюк А.Г., Шерстюк А.Н. Газотурбинные установки. М.: Высшая школа, 1979. 254 с.

26. Ласенко К.М., Левин Ш.М., Шустер А.Р. Использование вариации кривизны для оптимизации профилей рабочих лопаток // Труды ЦКТИ. Вып. 274. 1993. С. 86.92.

27. Ласенко К.М. Об использовании коэффициентов скорости при расчетах проточных частей турбин // Турбины и компрессоры. 2002. №1,2. С. 23.27.

28. Локай В.И., Максутова М.К., Стрункин В.А. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1979. 447 с.

29. Мамаев Б.И. Расчет влияния радиального зазора на работу турбины // Изв. вузов. Авиационная техника. 2002. №2. С. 41.44.

30. Манушин Э.А., Михальцев В.Е., Чернобровкин А.П. Теория и проектирование газотурбинных и комбинированных установок. М.: Машиностроение, 1977. 447с.

31. Михальцев В.Е., Панков О.М., Юношев В.Д. Регулирование и вспомогательные системы газотурбинных и комбинированных установок. М.: Машиностроение, 1982. 257 с.

32. A.M. Сергеев, С.Н. Соловьев // Межвузовский сб. научн. трудов. Свердловск. УПИ. 1988.

33. Основы конвертирования авиационных ГТД в газотурбинные установки наземного применения / Н.Д. Кузнецов, Е.А. Гриценко,

34. B.П. Данильченко, В.Е. Резник / Самар. гос. аэрокосм. ун-т. Самара. 1995. 89с.

35. Проектирование газовых турбин на основе трехмерных расчетов: Пер. с англ. // Новости зарубежной науки и техники. Авиационное двигателестроение. 1986. №9. С. 1.5.

36. Проскуряков Г.В. Приводные ГТУ и конвертированные ГТД для транспорта газа. Екатеринбург. УГТУ, 1999. 168 с.

37. Ревзин Б.С. Газоперекачивающие агрегаты с газотурбинным приводом. Екатеринбург. УГТУ-УПИ, 2002. 269 с.

38. Ревзин Б.С. Газотурбинные газоперекачивающие агрегаты. М.: Недра, 1986.215 с.

39. Ревзин Б.С., Ларионов И.Д. Газотурбинные установки с нагнетателями для транспорта газа. Справочное пособие. М.: Недра, 1991.303 с.

40. Сироткин Я.А. Аэродинамический расчет лопаток осевых турбомашин. М.: Машиностроение, 1972. 448 с.

41. Современные методы пространственного проектирования проточнойtчасти газовых турбин / Венедиктов В.Д., Иванов М.Я. и др. // Теплоэнергетика. 2002. №9. С. 12. 18.

42. Стационарные газотурбинные установки / JI.B. Арсеньев, В.Г. Тырышкин, И.А. Богов и др.; Под ред. JI.B. Арсеньева и В.Г. Тырышкина. Л.: Машиностроение, 1989. 543 с.

43. Степанов Г.Ю. Гидродинамика решеток турбомашин. М.: Физматгиз, 1962.512 с.

44. Тарасов А.В. Разработка и исследование системы выбора расчетных параметров блока "силовая турбина центробежный нагнетатель" турбоустановки для транспорта газа: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Екатеринбург. 1999. 26 с.

45. Топунов A.M. Теория судовых турбин. Л.: Судостроение, 1985. 472 с.

46. Турбомашины и МГД-генераторы газотурбинных и комбинированных установок / Бекнев B.C., Михальцев В.Е., Шабаров А.Б., Янсон Р.А. / М.: Машиностроение, 1983. 392с.

47. Трехмерное моделирование профильной части турбинной лопатки / Андреев Ф.М., Костюченко С.С., Миронов С.Ю. и др. // Турбины и компрессоры. 2001. №3,4. С. 28.34.

48. Холщевников К.В., Емин О.Н., Митрохин В.Т. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. М.: Машиностроение, 1986. 432 с.

49. Холщевников К.В. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. М.: Машиностроение, 1970. 610 с.

50. Хорлокк Дж. X. Осевые турбины: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1972. 208 с.

51. Экспериментальное исследование турбинных решеток с малым поворотом потока / Мсайлеб А.Т., Майорский Е.В., Филиппенко В.А., Трояновский Б.М. //Теплоэнергетика. 1995. №4. С. 63.65.

52. Chellini R. High-speed power turbine for LM 2500+ gas generation // Compressor Tech. 1997. №6. p. 60.62.

53. Voss H. The development of a power turbine for the FT8-55 gas turbine engine. Доклад ф. MAN GHH. 1993. Юр.

54. Wilson. Trends in design and development at mechanical drive power turbine // Turbomachinary International. 1987. №2. p. 38.45.

55. С.Смит. Труды американского общества инженеров механиков.

56. Аэродинамические аспекты проектирования газовых турбин приводных ГТУ Турбомоторного завода: Обзор и основные результаты работ / Проскуряков Г.В. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. 66с.

57. Бойко А.В., Говорущенко Ю.Н., Ершов С.В., Русанов А.В., Северин С.Д. Аэродинамический расчет и оптимальное проектирование проточной части турбомашин; Монография. -Харьков, НТУ "ХПИ", 2002. 356 с.

58. Кулагин В.В. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок. М.: Машиностроение, 2002.616 с.

59. Щегляев А.В. Паровые турбины. Учеб. для вузов: В 2 кн. 6-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1993.

60. Ольховский Г.Г. Тепловые испытания стационарных газотурбинных установок. М.: Энергия, 1971. 408с.

61. Оценка погрешности при определении внутреннего относительного КПД проточной части турбины / Розенберг С.Ш., Хоменюк JI.A. и др. //Теплоэнергетика. 1981. №2. С. 59.61.

62. Тепловые расчеты паровых и газовых турбин с помощью ЭВМ / Г.В. Жуковский, Ю.А. Марченко, И.К. Терентьев / JL: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. 255с.

63. Методические указания по проведению теплотехнических и газодинамических расчетов при испытаниях газотурбинных газоперекачивающих агрегатов. ПР 51-31323949-43-99. М.: ВНИИГАЗ, 1999.-51 с.

64. Нечаев Ю.Н. Законы управления и характеристики авиационных силовых установок. М.: Машиностроение, 1995. 400 с.

65. Оптимальный шаг турбинной решетки / Клебанов А.Г., Мамаев Б.И., //Теплоэнергетика. 1969. №10. С. 56.59.

66. Потери энергии в лопатках конечной длины при больших углах атаки / Гречаниченко Ю.В., Нестеренко В.А., Демичева Д.И., Старусев Г.С.//Теплоэнергетика. 1994. №4. С. 12. 15.