автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.12, диссертация на тему:Повышение параметров газотурбинных установок путём впрыска воды в проточную часть и оптимизации рабочего процесса в компрессоре

На правах рукописи

004604429

Скворцов Александр Всеволодович

ПОВЫШЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК ПУТЁМ ВПРЫСКА ВОДЫ В ПРОТОЧНУЮ ЧАСТЬ И ОПТИМИЗАЦИИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА В КОМПРЕССОРЕ

Специальность 05.04.12. «Турбомашины и комбинированные турбоустановки»

Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 июн 2010

Санкт-Петербург - 2010

004604420

Работа выполнена в Компании «ИЦ ОАО "ГТ-ТЭЦ ЭНЕРГО» Филиал в г. Санкт-Петербург

Научный руководитель доктор технических наук, Ануров Юрий

Михайлович.

Официальные оппоненты доктор технических наук, Зейгарник Юрий

Альбертович

кандидат технических наук Андреев Константин Дмитриевич

Ведущая организация ОАО ММП им. В.В. Чернышёва

Защита состоится 22 июня 2010 года в 16-00 на заседании диссертационного совета Д 212.229.06 в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский Государственный политехнический университет» по адресу: 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29, Главное здание, аудитория 215.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ «СПбГПУ».

Автореферат разослан «20» мая 2010 года. Учёный секретарь

Диссертационного совета Д 212.229.06, доктор технических наук, профессор

Кортиков Н.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время в связи с уменьшением запасов природного газа, являющегося основным топливом энергетических и газоперекачивающих ГТУ, наблюдается вполне оправданная тенденция к увеличению основных параметров таких установок (КПД, мощность, экология). При этом необходимо принимать во внимание затраты на весь жизненный цикл ГТУ. Здесь можно выделить три основных стадии. Первая стадия - это стадия проектирования и изготовления опытного экземпляра установки. На этой стадии для получения заданных параметров установки и максимальных КПД узлов, в частности процесса сжатия, используется оптимизация геометрии венцов и специальная конструкция статора компрессора, кроме этого, в конструкцию может быть заложена возможность впрыска воды для увеличения эффективности работы установки при высоких плюсовых температурах. Вторая стадия - это стадия доводки установок. На этой стадии при проведении МВИ подтверждаются параметры установки, заданные в ТЗ. В процессе доводки продолжается процесс совершенствования узлов на более высоком уровне. И здесь также возможно внедрение конструктивных мероприятий. И, наконец, третья стадия - процесс эксплуатации двигателя. На работающих двигателях с определённой наработкой, есть проблема, связанная с потерей мощности при больших положительных температурах окружающей среды, когда потери мощности достигают 20% и более. Возврат мощности на этих режимах -организация впрыска воды не только на вход в двигатель, но и в различные сечения по тракту. В настоящее время для энергетических машин определены очень жесткие границы по наличию вредных выбросов. Наиболее сложно обеспечить эти условия на двигателях, находящихся в эксплуатации. Чисто конструктивно вопрос решается заменой камеры и изменением всей системы подачи топлива в КС. Впрыск воды в зависимости от места и режима значительно уменьшает количество вредных выбросов. В частности впрыск воды в количестве 1% от суммарного расхода воздуха через двигатель приводит к уменьшению ЫОх примерно на 30%.

Цель работы. Получение простых и эффективных методов улучшения параметров ГТУ (повышение КПД, мощности и снижение вредных выбросов) на всех стадиях ее существования.

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что освоена и апробирована методика и программа расчетов процессов движения и испарения воды в проточной части компрессора. На основании проведенных экспериментальных исследований плоских компрессорных решеток получены более точные выражения для определения угла отставания потока с учетом влияния геометрических параметров. На основе программы расчета течения впрыскиваемой воды, распада на отдельные капли, движения капель и их испарения в потоке воздуха, была определена оптимальная схема впрыска воды в ГТУ. На основе выполненных экспериментальных исследований и проведенного численного эксперимента разработана и апробирована инженерная методика оценки эффективности применения надроторных

устройств с целью оптимизации течения в радиальном зазоре и, соответственно, увеличения эффективности впрыска воды.

Практическая ценность состоит в том, что на базе проведенных расчетов и разработанных рекомендаций по оптимизации впрыска воды в тракт ГТУ, была разработана конструкторская документация, изготовлена материальная часть и проведен эксперимент по впрыску воды в двигатель ГТ-009. В результате эксперимента был подтвержден расчётный эффект.

Достоверность и обоснованность разработанных мероприятий подтверждается проведенными экспериментами по впрыску воды в тракт установки ГТ-009. Полученные экспериментальные данные с высокой степенью достоверности коррелируются с расчетными данными. В плане специальной конструкции статора компрессора (надроторные устройства), был проведен численный эксперимент, в том числе, по визуализации течения в радиальных зазорах двухступенчатого компрессора (с использованием испытаний 5 6 ступени АИ-24 с надроторными устройствами). Обоснованность также подтверждается тем, что предлагаемые изменения в соотношениях получены на базе экспериментальных данных и аналитического исследования уже апробированных методик и программ в этих направлениях.

Апробация работы и публикации. Результаты работы доложены и обсуждены на заседание научно-технического совета ММП им. Чернышева; кафедры ТДУ СПбГПУ; на МеждуЕШродном симпозиуме «Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования» С.-Петербург, СПбГПУ, 2007г; на международных научных семинарах «Интерпартпер-ХПИ», Алушта, 2005, 2006, 2007 г; представлены в 14 публикациях.

Автор защищает методику и программу расчетов процессов движения, распыления и испарения впрыскиваемой воды в проточную часть осевого компрессора. Влияния впрыска воды на параметры работы установки в целом. Схему оптимального впрыска воды в тракт установки ГТ-009 с целью повышения ее эффективности. Уточнённые соотношения для определения углов отставания и оптимизации решеток на скоростях обтекания близких к критическим. Методику оценки эффективности различных надроторных устройств.

Личный вклад автора. Все работы проведенные в рамках настоящих исследований - разработка, адаптация и внедрение представленных методик, алгоритмов и программ, подготовка, проведение и обработка результатов, а так же проведение аналитических и расчетно-экспериментальных исследований, написание статей, оформление патентов - выполнены диссертантом лично. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, перечня основных сокращений и обозначений, пяти глав, заключения, списка литературы, иллюстраций и трех приложений. Работа изложена на 149 листах машинописного текста, содержит 13 таблиц и 71 рисунок. Общий объем диссертации составляет 173 листа формата А4.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определен предмет исследований и представлена общая характеристика работы. В первой главе приводятся сведения об использовании впрыска воды в ГТУ, в России и за рубежом. В первых установках в воздухозаборной камере размещалось устройство "OMERQOOL", состоящее из двух слоев синтетической, объемной ткани между которыми протекала вода. Воздух, проходя через волокна ткани, испарял воду и охлаждался. Позднее, с 1975 по 1980 год, в РФ разрабатывались водоиспарительные устройства для охлаждения циклового воздуха перед компрессором ГТУ, построенные на другом принципе. Здесь, в поток воздуха через центробежные форсунки впрыскивалась неподготовленная исходная вода. В 1989-1990 гг. были выполнены работы по охлаждению воздуха на входе в компрессор, работающий в технологическом цикле получения аммиака. Внедренные устройства позволяли снижать температуру воздуха с 40°С до 28°С при температуре полного насыщения воздуха tH=23"C. В отличие от предыдущих опытов, использовались специально разработанные пневматические форсунки, дающие значительно более мелкий распыл воды. В период с 2001 г. по 2008 г. ФГУП ММПП «Салют» совместно с ФГУП ЦИАМ и НПО ЦКТИ был проведен цикл работ по данному вопросу. В частности, был исследован впрыск в компрессор двигателя МЭС-60. Предложена оригинальная методика определения эффективного КПД компрессора, работающего на увлажненном воздухе. Принятая к использованию формула имеет вид: (п'-г _ ,, (с, >„ . Несмотря на уникальность результатов

Ч" = (Q, - I). (С,).

в этих работах, характеристики машины получены дорогостоящим экспериментальным путем, без предварительного моделирования двухфазного течения в проточной части. Не рассматривались особенности рабочего процесса при впрыске воды, и в частности, устойчивость лопаток компрессора к эрозионной и вибрационной опасности. Интенсивные работы по использованию впрыска воды в компрессор для улучшения параметров работы ГТУ за рубежом начались с 1995 года. Основные исследования в этом направлении проводились фирмами Hitachi и Siemens. Имеются сообщения о подобных работах на фирме General Electric, в Китае и др. Во многих работах подробно сообщается о результатах всестороннего изучения параметров ГТУ 501-DSA, Frame IE, 7FA, Fr6B, LM 6000 и др. при впрыске воды, а также, о новых схемах и конструкциях водораспыливающих устройств. При этом установлено, что подача воды в количестве = 0,7-1,2%, в среднем, приводит к росту мощности установки на 1015%, КПД - на 1-3% и снижает на 20-40% выбросы оксидов азота. Существенный вклад в развитие расчетно-теоретических методов и физических исследований процесса сжатия в осевом компрессоре ГТУ внесен учеными Санкт-Петербургского Государственного Политехнического Университета (ЛПИ), Национального аэрокосмического университета (ХАИ) и отечественными производителями газовых турбин - J1M3, НЗЛ, ГП НПКГ «Зоря-Машпроект» и УТМЗ. Проведен обзор материалов по совершенствованию процесса сжатия в ГТУ за счёт оптимизации обтекания решёток профилей и течения в радиальном зазоре, на базе специальной обработки корпуса

5

компрессора при выполнении НУ. На рисунке 1 представлена обобщённая характеристика решётки, на которой обозначен интервал режима работы решётки по углу атаки. При использовании обобщенных зависимостей, в качестве оптимального из известных режимов многими авторами принят режим, при котором КПД решетки достигает максимального значения.

е

/

Р /

¿.л /

у /

^ 1 и 1

1 I Г

I;

Рисунок 1 характеристика зависимость потерь угла атаки

!

обобщённая

плоской решетки, в решётке от

Рисунок 2 - течения в решётке профилей, 1-торцевой погранслой, 2-профильный, 3-соскабливающий эффект, 4-парный вихрь, 5-перетекание в зазоре, 6-вторичные течения5

В работе С.А. Довжика, например, этот режим является номинальным и используется для построения обобщенных зависимостей. Расчеты показали, что при номинальном угле атаки ¡* коэффициент уменьшения циркуляции кг близок к своему максимальному значению. При этом, коэффициент профильного сопротивления незначительно выше своей минимальной величины. Угол отставания потока определяется вязкостью. Вязкость в наиболее общем виде определяется коэффициентом падения циркуляции: = су _ ^а, -ца, . Имеются

' с„„ (га,-18а,„

экспериментальные данные, схематично представленные на рисунке 2, полученные Кампсти, Курамару и др., по результатам термоанемометрирования потока внутри решётки. Из этих данных следует, что при больших радиальных зазорах поперечное перетекание потока через зазор, связанное с образованием вихревого шнура, оказывает определяющее воздействие на развитие пограничного слоя на корпусе. Термоанемометрирование потока также позволило выявить достаточно мощный вихревой шнур, возникающий вследствие свертывания потока при перетекании через радиальный зазор. Интенсивное вихревое движение приводит к появлению местного обратного течения в осевом направлении, что вызывает сильное падение давления в области радиального зазора. Незымом В.Ю. и др. была сделана первая попытка построить инженерную методику оценки повышения КПД компрессорных ступеней с помощью надроторных устройств. Модель основана на статистическом подходе с использованием метода подобия при анализе

уравнений пространственного пограничного слоя в безразмерной форме. Рассмотрена постановка НУ, в виде кольцевых проточек разной глубины и шага. Во второй главе рассмотрены вопросы влияния впрыска воды в воздушный тракт компрессоров современных газотурбинных установок малой и средней мощности. Указанные установки характеризуются наличием регенератора в тепловой. Требуемые исследования для установок такого класса выполнены автором па примере широко распространенной стационарной газотурбинной установки ГТ-009, производимой «Энергомаш (ЮК) Лимитед». Были рассмотрены и проанализированы процессы движения, и испарения воды в проточной части компрессора. Отработан комплекс программ, позволяющий выполнять расчеты этих процессов. Расчеты выполнялись для следующих случаев впрыска воды: различных количеств воды Овпр (в процентах от массового расхода воздуха через компрессор); перед различными ступенями компрессора; капель размерами от 5 мкм и более; при разной относительной высоте смоченной части лопаток НП1 = 0,5...0,9 в сечении впрыска. Высота считается от втулочных сечений лопаток. Процесс испарения представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 - Процесс испарения в компрессоре, в зависимости от ступени впрыска (ордината относительная высота тракта, абсцисса - ступень впрыска), Свпр-

относительный расход впрыскиваемой волы в %

О 1 г 3 4 5 6 7 8 9 Ю 11 12 13

При расчёте впрыска воды размер капель определялся в зависимости от скорости и плотности воздуха в месте впрыска в проточную часть компрессора. Эти диаметры капель изменялись в пределах 30...50 мкм. Впрыск воды на вход в компрессор характеризуется тем, что сепарация капель на корпус весьма значительна - практически вся влага после РК второй ступени оказывается на внутренней поверхности корпуса компрессора. Сепарация происходит в основном в осевом зазоре после РК. При впрыске воды в количестве до 0,1%, процесс испарения заканчивается на поверхности корпуса в пределах лопаточного аппарата. При впрыске 0,05% - процесс испарения заканчивается на 8 ступени. При впрыске воды перед третьей ступенью - из-за увеличения плотности воздуха степень сепарации капель на корпус компрессора снижается, и уменьшаются размеры капель, образующихся после дробления пленки с выходных кромок лопаток. Размеры капель в потоке находятся в пределах 47...36 мкм. В этом случае капли в большей степени движутся вместе с потоком воздуха. Полная сепарация капель на корпус происходит через 6 ступеней. Количество испарившейся влаги вдоль лопаточного тракта примерно 0,46%. Оно сравнительно мало зависит от количества впрыскиваемой воды, так как

испарение происходит со смоченных поверхностей проточной части. Если Овпр > 0,46%, то часть влаги в виде пленки на корпусе компрессора испаряется за лопаточным трактом. При впрыске воды перед 6-ой ступенью сепарация капель происходит на лопатки компрессора. В связи с увеличением плотности потока воздуха уменьшается степень сепарации капель на корпус. Например, при высоте смачиваемости в месте впрыска Н,„ = 0,9 и С}В11р = 0,8%, на выходе из компрессора Нт = 0,37. Значительно увеличивается и интенсивность испарения воды в пределах тракта компрессора - количество испарившейся воды находится на уровне 0,7%. При впрыске воды перед 8-ой ступенью, также основная доля сепарации капель воды происходит на лопатки компрессора. Если впрыскивается воды больше 0,6%, то вода не успевает полностью испариться в пределах тракта компрессора. Рассмотрены теоретические предпосылки процессов, происходящих при впрыске воды в газовоздушный тракт газотурбинной установки. В работе представлена методика и программа расчёта течения и образования групп капель, их сепарации и испарения. Базой для исходных данных является 2Т> расчет по известной геометрии проточной части компрессора, определяются параметры потока воздуха и характеристики ступеней. В числе параметров потока воздуха для каждого венца являются -давление, температура, углы входа и выхода из лопаточных венцов. По данным 20 расчёта определяются параметры капель воды при впрыске, их состояние и количество, диаметры, начальные скорости и температуры. Определяются координаты и скорости капель в осевом, окружном и радиальном направлениях, сепарация их на лопатки и корпус компрессора, количество испарившейся воды, в том числе с поверхности капельВ 2В расчёт автором были внесены коррекции в соотношения для определения углов отставания потока и определения характеристик решёток на режимах околокритического обтекания. В основу определения этих параметров была положена теория плоских решёток, предложенная Блохом, Святогоровым, Комаровым.

До?

...... закрученная галзгка

----прямая попзтка

0-)г=-5" л—г= 10

— закрученная лопат ----прямая шатка

\

4

и

зави- симости от а2, ДЬ = 15мм

' кр 1

в сечении

Рисунок 4 - Изменение угла отставания о в Рисунок 5 - Изменение Да кр в зависимости от угла а, в сечениях ДЬ = 15 мм (а) и АЬ = 80 мм (б)

За исходную структуру формулы угла отставания потока ор взято соотношение, в котором добавлен автором параметр Аокр - влияние закрутки пера лопатки по высоте и уточнено соотношение для угла отставания на режиме максимального

стр = стм + Да,., + Да. + Дан + Дач, .Полученные экспериментальные

характеристики прямых компрессорных решеток строились в виде зависимостей, представленных на рисунке 4. Значения углов отставания потока сравнивались с аналогичными значениями, полученными при продувках прямых решеток с постоянным углом установки профилей по высоте лопатки. На рисунке 5 показана полученная в исследованных решетках зависимость влияния величины изменения конструктивного угла выхода из решетки на увеличение отставания потока в решетке (Асткр). В конечном результате, было получено соотношение для определения добавки к углу отставания в зависимости от

закрутки пера лопатки:

До...

( Да.,

"|.На базе экспериментальных

'100 -Дг.,,

характеристик продувок плоских решёток были уточнены соотношения для угла отставания потока на режиме максимального качества, учитывающие влияние максимальной толщины профиля и густоты решётки при низких её значениях.

О I \ > и,

-0,7—, Дст..(а, ,т) = 0,б-т ■—

пл ( 4 ->' ' л п

0,21 - г'' + 0,125 1-0 + Да,. + Да, -0.'

I 100

ГДе Да.|

90 ' 40

Да, =0,|(Г-1)>0. Автором разработана программа и методика оптимизации обтекания решетки на режиме близкому к критическому. Этому режиму соответствует условие Л =Л, (равенство критических скоростей, определяемых течением в горле решётки и углами атаки на входе в решётку). А также угол входа потока в решётку - а|пт. В результате обобщении, на основе экспериментальных характеристик плоских решёток, получены зависимости, для поворота потока в решетке (е), угла выхода потока (сь) и относительного шага, для случая максимально возможных критических скоростей, при режимах и запасе по диффузорному отрыву Да = 2-4°. Эту зависимость отражают графики на рисунке 6.

Хкртах

Рисунок 6 -Зависимости

= Д« 2„>')

II

Л,,„а, =/(«:„.')

В третьей главе представлены результаты расчетов по разработанной методике. На рисунках 8 и 9 иллюстрируются эти зависимости. Эффективность впрыска воды перед компрессором незначительна, что связано с малым количеством испарившейся воды, этот впрыск можно применять в количестве до 0,05%. Относительный прирост КПД компрессора - 0,4%, установки - 0,05%, а мощности на 1,2%. Впрыск в следующие ступени оказывает большее влияние на параметры ГТУ в целом. Впрыск в третью ступень увеличивает расход воздуха

через ГТУ на 0,55%, сжатие в компрессоре на - 1,1%, КПД компрессора - на 1,36%, КПД установки - на 1,5%, мощности - на 4,2%. Впрыск воды в 6 и 8 ступени менее эффективен вследствие смещения процесса испарения к выходу из компрессора.

0.1 0.2 0.3 0.4

-на в*оде в компрессор -в ступень 6

0.7 0.8 И впр, %

0,1 02 0.3 0.4 0.6 0.6 0.7 0.8 Свпр,%

в ступень 3 з ступень 8

-на входе в компрессор -в ступень 6

-в ступень 3 -в ступень 8

Рисунок 7 - Относительное изменение Рисунок 8 - Относительное изменение эффективного КПД установки в эффекта- вной мощности установки в

расхода зависимости от расхода впрыскиваемой воды. Тн в = 15°С

В целом, наибольший прирост КПД и мощности установки связан с предельным количеством, испарившейся воды в проточной части компрессора. Влияние температуры наружного воздуха (Ч,,) на параметры установки заметно, в основном, только при впрыске в первые ступени компрессора.

зависимости от

впрыскиваемой воды. Т„.в = 15°С

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.6 0.6 0.7 0.8 С впр, % 0 0 01 « 0 3 0 4 05 0 6 0 7 0 8

-^впрыск в ступень 3 при Тн.в.=15 С -.-впрыск. ступ.ньЗ при Тнв.=15*С

-о-впрыск в ступень 3 при Тн.».=35 С -о-епрыскв ступень 3 при Тнв.=35"С

Рисунок 9 - Влияние температуры Рисунок 10 - Влияние температуры наружного воздуха на относительное наружного воздуха на относительное изменение эффективного КПД изменение эффективной мощности установки. установки

Например, на рисунках 9 и 10, при впрыске в 3 ступень от 1н от 15 °С до 35°С максимальный прирост КПД компрессора увеличивается с 1,36% до 1,55%.В целом КПД установки возрастает с 1,5% до 2%, а мощность - с 4,2% до 5%. Впрыск воды за компрессором влечёт уменьшение расхода воздуха, увеличение степени повышения давления компрессора и, как следствие, снижение коэффициента запаса по помпажу компрессора. Однако количественно запасы

по помпажу компрессора уменьшаются сравнительно мало. Рассмотрение возможностей этого впрыска было оценено при условии, что вся вводимая вода полностью испаряется до регенератора. Результаты оценки влияния впрыска на экологические характеристики установки ГТ-009. На рисунках 11 и 12 представлены изменение выбросов окислов азота от температуры и паросодержания воздуха на входе в камеру сгорания.

Рисунок 11 - Уменьшение выброса Рисунок 12 - Относительное снижение N0, при впрыске воды в воздух, N0* установки ГТ-009 с впрыском поступающий в камеру сгорания воды в проточную часть компрессора я

Впрыск воды в суммарном количестве до 2% значительно (примерно вдвое) уменьшает содержание N0* в выхлопных газах. Дальнейшее увеличение количества впрыскиваемой воды незначительно снижает N0*. Так увеличение количества впрыскиваемой воды с 2 до 4 % дополнительно уменьшает количество образующихся окислов азота всего на 5 %. Это определено экспоненциальной зависимостью Ы0Х от температуры и паросодержания воздуха, поступающего в камеру сгорания. Для анализа эрозионной опасности лопаток компрессора установки ГТ-009 при впрыске воды, использовалась методика, применяемая для определения эрозионных характеристик влажно-паровых ступеней турбин. Оценка эрозионной опасности выполнялась из условия равномерного ввода впрыскиваемой воды по высоте лопаток. Наиболее эрозионно-опасными являются периферийные сечения рабочих лопаток. Вибрационная опасность возникает в месте ввода воды из-за периодического ее воздействия на рабочие лопатки компрессора. Частота воздействия равна произведению частоты вращения ротора компрессора на количество вводов воды по окружности. Величина воздействия определяется импульсным воздействием капель при столкновении их с лопатками, то есть произведением массы воды на скорость капель в относительном движении. Изгибные напряжения в корневых сечениях лопаток данного компрессора имеют многократный запас прочности. Полученные значения роста напряжений в рабочих лопатках при впрыске существенно меньше допустимых, что

гарантирует отсутствие вибрационной опасности. Показано также, что при определённой очистке впрыскиваемой воды, отложения солей на лопатках турбины, отсутствуют. В частности, содержание кремниевой кислоты (в пересчете на 8102) и содержание N3+ не должно превышать 0,1мг/дм3. В четвёртой главе по результатам исследований, был сделан вывод о том, что получение заметных результатов от применения впрыска возможно при одновременном вводе воды в различные сечения проточной части компрессора и за ним. Используется разное влияния сечений впрыска воды на параметры ГТУ. Возникает возможность оптималыюго впрыска. На рисунке 13 представлены зависимости относительного прироста КПД компрессора от количества впрыскиваемой воды [(с1г|к/(ЮВПр)=Г(0ВПр)] для каждого сечения впрыска воды.

£

2

¿Ж.

О 0.2 0.4 0.6 ОЛ 1 Овпр,%

-»-0впр1 — расход впрыска в 1 ступень

-в-ОпрЗ — расход впрыска в 3 ступень

й вир Б — расход впрыска а 6 ступень

Б В1р 8 — расход впрыска в 8 ступень

-о-<звпрр«г— расход впрыска за компрессором перед регенератором

1.0 1.5 2.0 26 з.о

Суммаиный впрыск, %

АВ - расход впрыска в 1 ступень

СО— расход впрыска в 3 ступень

ЕЯ — расход впрыска в 6 ступень

6Н- расход впрыска в 8 ступень

!К — расход впрыска за компрессором перед регенератором

Рисунок 13 - Производная от КПД Рисунок 14 - Оптимальное компрессора по количеству распределение впрыска воды в

впрыскиваемой воды в зависимости от различные ступени компрессора расхода воды и мест впрыска

Характерно, что производные кривых для сечений впрыска, расположенных в первой половине компрессора, имеют большие значения, но быстрее убывают с ростом в впр. Таким образом, по мере роста Овпр, впрыск осуществлялся в том сечении и в том количестве, при котором величина производной наибольшая. Если величина производной в следующем сечении оказывается выше, то в предыдущем сечении впрыск сохраняется и добавляется впрыск в новом сечении, имеющем большее значение производной. Так (рисунок 14), впрыск воды перед компрессором целесообразно осуществлять в количестве до 0,05% (интервал от А до В на кривой для Овпр|). Впрыск воды в 3 ступень в количестве 0,5% (участок СО на кривой для Овпрз). Аналогично используются участки ЕР и вН на кривых ОВПрб и Овпр8. За компрессором используется впрыск воды до регенератора (кривая 0впррсг). Очевидно, эффективность влияния впрыска воды в

последние ступени уменьшается из-за не завершения процесса испарения в компрессоре. Решением может быть увеличение площади испарения в выходных ступенях. В связи с этим были рассмотрены надроторные устройства над рабочими колёсами, и их влияние на оптимизацию течения в радиальном зазоре. В итоге была разработана методика количественной оценки влияния надроторных устройств на КПД компрессора. Автором расчетные соотношения строились следующим образом. Число основных единиц измерения к = 4: метр, секунда, килограмм и Кельвин. Использовалась система уравнений Навье-Стокса (1) для пространственного вязкого течения:

et

—+(с- v)c=F--VP+-V-(v-c)+v-(v- v)-ä к ' p 3

p-cj^+c-vrj+iv-c=n-D+v-xvr,

P=pRT

Для подобия процессов в лопаточных машинах согласно л; -теореме надо (1) образовать п - к = 15 безразмерных комплексов: b/t, a=E/b, h=h/b, k/b -геометрические параметры решетки; Са(, Mw, у=у/Ь - параметры потока по высоте решётки; k, Re, Reir, е, Ro, Row, Eu — параметры рабочего тела

Эффективность применения надроторных устройств по КПД по сравнению с гладким корпусом оценивалась параметром 5гцт1. В результате проведенных

исследований получены следующие уравнения для сплошной кольцевой (2) проточки и для многорядной проточки (3). Где неравномерность потока на входе в компрессор определяется по (4).

8ч =

8П =

.«(3) ^í^b)?^-^

,ибЛЬ-.^ + 0,otó I -0,01847

(b/t)ha h (b/t)h l. h 1

100% v

(4)

Проверка значимости полученных уравнений регрессии по критерию Фишера показывает, что они адекватно описывают результаты эксперимента при уровне не совпадения 5%. В настоящее время в отечественной практике проектирования турбомашин применяются различные 3-D программные комплексы CFD (CFX ANSYS, FlowER, Star-CD, Task Flow, Fluent и др.). Несмотря на наметившийся успех в их использовании, существует неоднозначность в решении прямых задач. Именно в этом смысле двумерные пакеты проектирования играют исключительно важную роль в САПР элементов двигателя: необходимо задаться некоторым начальным приближением, от качества которого зависит время и стоимость всего цикла проектирования, возможности вычислительной техники не всегда позволяют оперативно использовать трехмерные модели течения вязкого газа. Методика позволяет, не прибегая к трудоемким расчетам, с помощью 2D пакета, определить группу ступеней, в которых возможно повышение КПД за счет постановки СКП и/или МКП. Был проведен анализ

эффективности компрессоров авиационного двигателя ДЭМ-518, спроектированного на фирме Энергомаш«ЮК»Лимитед. В частности, были исследованы компрессора СД и ВД, с точки зрения возможности постановки в них надроторных устройств лабиринтного типа. Основные параметры КСД и КВД приведены в таблице 4. Таблица 4 - Параметры КСД и КВД.

КСД КВД

№т 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7

1,31 1,33 1,33 1,33 1,3 1,3 1,3 1,24 1,22 1,19 1,17 1,17

Н, 0.2 0.2 0.3 0.33 0.351 0.323 0.31 0.306 0.305 0.284 0.269 0.267

На рисунке 15 показан продольный разрез двигателя ДЭМ-518. Показаны компрессора СД и ВД, а также схемы надроторных устройств, которые были предложены для внедрения в их конструкцию.

Рисунок 15 -Двигателя ДЭМ-518, компрессора СД иВД, надроторные устройства.

По проведенным расчёта эффект по повышению КПД процесса сжатия был получен при постановке надроторных устройств над последними тремя ступенями КВД. С целью апробации предлагаемой методики был проведен численный эксперимент на базе двухступенчатого осевого компрессора (5и 6 ст. o.k. АИ-24). Относительный диаметр втулки на входе в компрессор составляет d4 = 0,775. Использовался 3-D пакет CFX ANSYS, который позволил для выбранного варианта НУ получить пространственные формы движения потока у стенки компрессора. Построение сеток вокруг лопаток различных венцов в проточной части ступени вентилятора проводилось с помощью программы CFX Turbo Grid, позволяющей создавать многоблочную О-сетку около поверхности лопаток и многоблочную Н-сетку в межлопаточном канале, областях вверх и вниз по течению. В результате были получены рекомендации по установке надроторных устройств, в частности, в определённых случаях о необходимости их чередования. Таким образом показано, что использование надроторных устройств даёт повышение КПД компрессора. И, кроме того, увеличивает площадь испарения впрыскиваемой воды над последними ступенями. В пятой главе рассматривалась возможность впрыска воды в тракт установки ГТ-009 и конструктивное его исполнение. Рассматривалось несколько вариантов впрыска воды в тракт компрессора, однако был выбран следующий: вариант ввода воды через отверстия в трубках, установленных за стойками перед лопаточным аппаратом, представляется наиболее предпочтительным.

Подводящая трубка имеет внутренний диаметр 10 мм. Для истечения воды в поток воздуха она имеет 8 отверстий диаметром 2,2 мм, равномерно распределенных по высоте лопаток. Скорость истечения воды в поток воздуха принята равной 8,7 м/с для того, чтобы расходы воды через верхние и нижние отверстия отличались мало. Требуемое давление воды 1,5 бар. Диаметры капель, образующихся после распыла воды потоком воздуха, равны 40 мкм, их скорости перед ВНА - 143... 145 м/с. Учитывая результаты рассмотрения оптимального впрыска воды и конструктивные особенности корпуса компрессора данной установки, для реализации впрыска был выбран ввод воды в НА-5. Расчеты, выполненные автором, показали, что рекомендуемое количество впрыскиваемой воды в этом случае по отношению к расходу воздуха равно ввпр = 0,5% (0,25 кг/с). В месте впрыска скорость воздуха равна примерно 200 м/с, давление - 2,5 бар, температура - 127°С. Весьма перспективным представляется ввод воды с помощью отверстий в теле лопаток НА-5. Вода из подводящего трубопровода попадает в отверстие, расположенное вдоль по высоте лопатки. Затем вода через отверстие вводится в поток воздуха со стороны спинки профиля лопатки. Всего используется 6 таких лопаток. Для обеспечения равномерного распределения впрыскиваемой воды по высоте проточной части компрессора отверстия в этих лопатках выполнены на разных высотах. Скорость истечения воды в поток воздуха принята равной 8 м/с для того, чтобы расходы воды через верхние и нижние отверстия отличались незначительно. Гидравлическое сопротивление тракта ввода воды равно 1,75 бар. Требуемое давление воды с учётом давления воздуха в этом месте должно быть равно 4,25 бар. Диаметры капель, образующихся после распыла воды потоком воздуха, равны 35 мкм, их скорости за НА-5 мало отличаются от скорости потока воздуха. Основными элементами схемы являются емкость для впрыскиваемой воды и насос для создания требуемого давления. Насос должен обеспечивать подачу воды в количестве до 0,5 т/ч с давлением до 120... 150 бар. После насоса вода должна пройти через сетчатый фильтр для очистки её от твердых частиц Далее вода проходит через отсечной клапан, связанный с блокировками установки; назначение этого клапана - прекращение подачи воды в случае остановки ГТ-009. После этого вода через запорную и регулирующую арматуру, а также расходомеры подводится к коллекторам раздачи её к устройствам для впрыска. С использованием имеющейся аппаратуры (установка для промывки двигателя) в Белгороде был проведен эксперимент по впрыску воды на вход в двигатель. Использовалась вода из магистрали. Впрыск был осуществлен в количестве 0,36кг/с, что составляет 0,72% от суммарного расхода через двигатель. В результате эксперимента в чистом виде не удалось определить влияние впрыска на увеличение КПД установки, так как основное изменение КПД установки было за счёт промывки. Однако, уменьшение количества вредных выбросов было оценено с достаточной степенью точности. В таблице 6 представлены результаты испытаний по замеру вредных выбросов в сравнении с расчётом. На Барнаульской станции был проведен эксперимент по впрыску воды в тракт двигателя через лопатки 5 направляющего аппарата. Была изготовлена материальная часть и установлена на двигатель. Результаты эксперимента в

15

й

сравнении с расчётными данными представлены в таблице 7. Анализ показывает хорошую карелляцпю расчётных и экспериментальных данных.

Таблица 6. Испытания в Белгороде Впрыск воды на вход в двигатель Белгород эксперимент

Шх 19,2%

Таблица 7. Испытания в Барнауле Впрыск воды в лопатки 5 НА

О эксперимент

О эк спер. 1% • расчет 1% Д эксперимент 2% —~~.расчвт2% ф эксперимент 3%

~ расчет 3% щ помпа* эксперимент —»»»помпаж расчёт

I

0.95

Барнаул

Эксперимент(%) расчёт

впр

дв, 0,6 0,6%

ДМе 5,3 6,0%

расчет 23%

АПе

3,0 3,5%

дст

-0,48 -0,5%

Рисунок 16. Характеристика компрессора ГТЭ-150 с впрыском воды в 9 на, - 0%, - 1%, - 2%, -3%.

Также представленная методика была апробирована па результатах ипытаний компрессора газотурбинной установки ГТЭ-150. Испытание работы компрессора с впрыском воды производились в 1988 году на компрессорном стенде ЦКТИ. Испытывалась модель компрессора, выполненная в масштабе 1:4. Впрыск производился в компрессор через лопатки 9 НА в различных количествах. На рисунке 16 представлена характеристика компрессора, где на экспериментальные точки нанесены расчётные кривые. В итоге получена хорошая сходимость.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертаций изложены результаты разработок для решения важной прикладной задачи - увеличения параметров ГТУ в процессе всего жизненного цикла. Это обеспечивается впрыском воды в проточную часть установки и применением специальной конструкции - надроторные устройства, повышающие эффект от впрыска воды в выходные ступени. В процессе исследований по данному направлению решен ряд теоретических, экспериментальных и практических:

Разработаны мероприятия по оптимальному впрыску воды в компрессор турбины ГТ-009 (повышен КПД установки на 3,6%, мощность на 5,3% и снижены выбросы вредных фракций на 19,2%), также предложены мероприятия по установке надроторных устройств в компрессорах СД и ВД двигателя ДЭМ-518 (повышен КПД на 0,67%),

• Разработана методика расчёта течения и испарения воды вдоль тракта компрессора при впрыске воды в ГТУ.

• Разработана методика определения оптимальных расходных характеристик, конструкции и расположения системы впрыска воды по тракту двигателя.

На базе продувок и в результате численного анализа экспериментальных характеристик плоских компрессорных решеток уточнена методика расчёта угла отставания потока, в том числе с учётом градиента крутки пера лопатки, и соотношение для коэффициента циркуляции.

• Изготовлена материальная часть для впрыска воды в компрессор (в лопатках 5 н.а.) двигателя ГТ-009, проведен эксперимент на ЕС в г. Барнауле.

• Разработаны методы повышения эффективности и экологических характеристик газодинамических двигателей. Для этого используется впрыск воды вдоль тракта компрессора.

Разработана методика оптимизации компрессорных решеток, при профилировании и в процессе доводки для заданных параметров эффективности при максимально возможных критических скоростях на входе.

• На основе выполненных экспериментальных исследований и проведенного статистического анализа разработана инженерная методика оценки эффективности применения надроторных устройств типа СКП и МКП.

• Проведен численный эксперимент и сравнение 3-D CFX ANSYS и 2-D методов на базе испытаний известных компрессоров, определены особенности течения потока в радиальном зазоре и механизм увеличения КПД ступени при постановке надроторных устройств.

Автором опубликованы следующие работы:

1. Скворцов A.B. Результаты испытаний прямых решёток с переменным углом установки профиля по высоте лопатки/ А.В.Скворцов, Л.Н.Ширкина // сб. «Проектирование и доводка газотурбинных двигателей». Куйбышев, КуАИ.-1984. С.23-25.

2. Скворцов A.B. Оптимизация работы компрессорной решётки на критических режимах / А.П. Комаров, . А.В.Скворцов, H.H. Фёдоровых // сб. «Проектирование и доводка авиационных газотурбинных двигателей», Куйбышев,КуАИ.-1987. С.31-34.

3. Скворцов A.B. Определение угла отставания потока в плоских решётках осевых компрессоров на докритических скоростях в вязком потоке / А.В.Скворцов, И.В.Антоничева // сб. «Проектирование и доводка газотурбинных двигателей», Куйбышев, КуАИ.-1988. С.43-48.

4. Скворцов A.B. К вопросу оптимизации компрессорных решёток осевых лопаточных машин на критических режимах / А.П.Комаров, А.В.Скворцов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение.-1988.-№2.-С.81-85.

5. Скворцов A.B. Газодинамический расчет осевого трансзвукового пятиступенчатого компрессора в STAR-CD / К.В.Петросов, А.В.Скворцов //СБОРНИК ТРУДОВ четвертой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GMBH 21-22 апреля 2004.-С.237-241.

6. Скворцов A.B. Определение предпомпажных явлений в дозвуковом компрессоре на базе трехмерных расчетов в STAR-CD / К.В.Петросов, А.В.Скворцов. // СБОРНИК ТРУДОВ четвертой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GMBH 21-22 апреля 2004.-С.242-246.

7. Скворцов А.В. Применение трехмерного пакета Star-CD для доводки многоступенчатых компрессоров на стадии проектирования / К.В.Петросов, А.В.Скворцов // Компрессорная техника и пневматика = Compressor and pneumatics: научно-технический и информационный журнал.-2004.-№5.-С.23-26.

8. Скворцов А.В. Применение высоких технологий проектирования компрессоров ГТД / В.А. Коваль, А.Ю. Пеганов, А.В. Скворцов, Б.П. Васильев и др. // Высокие технологии в машиностроении. Тр. Междунар. научи, сем. «Интерпартнер 2005, ХПИ», - Алушта.-2005.-С. 120 - 124.

9. Скворцов А.В. Расчетные исследования параметров работы энергетической газотурбинной установки ГТ-009 с впрыском воды в компрессор / Ю.М.Ануров, А.Ю.Пеганов, А.В.Скворцов, А.Л.Беркович, В.Г.Полищук.// Компрессорная техника и пневматика = Compressor and pneumatics: научно-технический и информационный журнал.-2006.-№7.-С.32-33.

Ю.Скворцов А.В. Моделирование течения в осевой турбомашине с помощью высоких компьютерных технологий / Б.П. Васильев, В.А. Коваль, А.Ю. Пеганов, А.В. Скворцов // Высокие технологии в машиностроении. Тр. Междунар. научи, сем. "Иитерпартнер 2006" «ХПИ»,- Алушта.-2006.-С.79 -84

11.Скворцов А.В. Расчетные исследования впрыска воды в компрессор газотурбинной установки ГТ-009 I Ю.М.Ануров, А.Ю.Пеганов,

A.В.Скворцов, АЛ.Беркович, В.Г.Полищук.//Теплоэнергетика.-2006.-№12.-С.19 - 24.

12.Скворцов А.В. Улучшение характеристик осевого компрессора ГТД /

B.А.Коваль, А.В.Скворцов.// Компрессорная техника и пневматика = Compressor and pneumatics: научно-технический и информационный журнал.-2007.-№3.-С.22.

13.Скворцов А.В. Улучшение характеристик осевого компрессора газотурбинного двигателя путем пассивного управления течением у концов рабочих лопаток / В.А.Коваль, В.В.Романов, А.В.Скворцов. // Восточноевропейский журнал передовых технологий.-2007.-№6.-С.63-67.

М.Скворцов А.В. Газотурбинный двигатель с регенерацией тепла / Ю.М. Ануров, А.В. Скворцов // Патент № 2346170, Опубл. 10.02.2009.

Лицензия ЛР № 020593 от 07.08.97

Подписано в печать 18.05.2010. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1.0. Тираж 100. Заказ 6053Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного составителем, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.:(812)550-40-14 Тел./факс: (812) 297-57-76

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

1 ОБЗОР И АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ГТУ, В ТОМ ЧИСЛЕ ЗА СЧЁТ ВПРЫСКА ВОДЫ.

1.1 Испарительное охлаждение воздуха при впрыске воды в проточную

часть ГТУ.

1.2 Повышение КПД процесса сжатия в ГТУ за счёт оптимизации обтекания лопаточных венцов и использования надроторных устройств.21 .1.3 Выводы и постановка задач исследования.

2 РАЗРАБОТКА И МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСЧЁТА ПРОЦЕССА ВПРЫСКА ВОДЫ В ТРАКТ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ.

2.1 Расчеты процессов движения и испарения воды в проточной части компрессора при впрыске в различных сечениях по тракту компрессора.

2.1.1 Впрыск воды перед компрессором.

2.1.2 Впрыск воды на входе в третью ступень.

2.1.3 Впрыск воды на вход в 6 ступень.

2.1.4 Впрыск воды на вход в 8 ступень.

2.1.5 Впрыск воды на вход в 10 ступень.

2.1.6 Влияние температуры перед компрессором на процессы движения и испарения воды в его проточной части.

2.1.7 Методика расчета параметров работы компрессора и установки ГТ-009.

2.2 Экспериментальные исследования плоских решеток профилей и обобщение результатов исследований поворота потока.

2.2.1 Влияние геометрических параметров профиля и решетки на поправку к углу отставания потока.

2.2.2 Оптимизация компрессорных решеток на критических режимах

3 РАСЧЁТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВПРЫСКА ВОДЫ В ТРАКТ КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ ГТ-009.

3.1 Расчеты параметров работы компрессора и установки ГТ-009 с впрыском воды.

3.1.1 Анализ результатов расчетов параметров ГТУ при впрыске воды.

3.1.2 Впрыск воды за компрессором (перед регенератором).

3.2 Влияние впрыска воды на экологические параметры ГТ-009.

3.3 Оценка эрозионной и вибрационной опасности для лопаток компрессора установки ГТ-009.

3.4 Определение требований к качеству впрыскиваемой воды в компрессор.

4 ОПТИМИЗАЦИЯ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВПРЫСКА ВОДЫ В ПРОТОЧНУЮ ЧАСТЬ УСТАНОВКИ ГТ-009.

4.1 Выбор оптимального режима работы установки ГТ-009 с вводом воды в проточную часть компрессора.

4.2 Разработка математической модели количественной оценки постановки надроторных устройств с целью увеличения КПД ступени .85 .4.3 Моделирование течения в меридиональной плоскости осевого компрессора. Усовершенствование инженерного метода 2-D расчета параметров потока.

4.4 Анализ результатов моделирования течения вдоль линий тока с помощью усовершенствованного метода расчета.

4.4.1 Результаты тестирования модели на вентиляторной ступени С

4.4.2 Результаты тестирования модели на ступенях компрессоров СД и ВД двигателя ДЭМ-518.

В промышленной теплоэнергетике широко применяются энергетические ГТУ для выработки электроэнергии и тепла. Перспективным является использование теплоэнергетической надстройки в приводных ГТД простого термодинамического цикла, применяемых для магистральной транспортировки газа в составе ГПА. В некоторых случаях промышленных ГТУ служат источником сжатого воздуха, используемого в технологических целях.

В настоящее время производственный потенциал электроэнергетики России включает в себя более 700 электростанций общей мощностью свыше 215 млн. кВт. Из них почти 70% - тепловые конденсационные энергоблоки и ТЭЦ с 2,5 млн. км линий электропередачи всех классов назначения. При этом значительное число станций работает в критическом, предаварийном режиме, т.е. в зоне критического риска. Приведенные в специальной литературе данные свидетельствуют о том, что 40% основного генерирующего оборудования отрасли уже выработало свой ресурс, а в первой половине текущего века уровень предельной нормативной выработки будет составлять 70% установленных мощностей.

В новых экономических условиях, когда невозможно использовать централизованные средства для восстановления уже отработавших свой ресурс и требующих замены генерирующих мощностей, ориентация на традиционное централизованное теплоэнергоснабжение от крупных источников становится проблематичной. Такие источники не обеспечивают расчетной экономии топлива и общей эффективности. Это связано с большими потерями тепла при транспортировке горячей воды на большие расстояния (20 — 25%) и высокой стоимости протяженных ЛЭП. В связи с этим наметилась тенденция на строительство децентрализованных (локальных) комбинированных источников электро- и теплоснабжения с использованием энергетических ГТУ.

Проблема морального и физического старения парка приводных ГТУ достаточно актуальна и в газовой промышленности. По данным РАО «Газпром» здесь примерно 11% мощностей имеет наработку более 100 тыс. часов, 49% — в пределах 50 тыс. часов. Около 9% добываемого газа расходится на привод компрессоров.

Реконструкция энергоблоков, тепловых и газовых станций должна осуществляться так, чтобы мощность вводимого нового газотурбинного оборудования и отдельных узлов находились на современном уровне, а само оборудование было произведено с помощью новых технических решений и технологий.

Реализация этой программы связана и с конверсией авиационных двигателей для применения их в стационарных ГТУ. Такие ГТУ имеют КПД цикла около 38.40%, а общий КПД при теплофикационном режиме достигает 90%, что значительно превышает эффективность паротурбинных установок. Учитывая эти показатели, а также возможность массового производства ГТЭС на предприятиях России, применение газотурбинных технологий можно считать оптимальным вариантом для решения ряда проблем.

Следует отметить, что указанные выше проблемы, связанные с применением ГТУ в теплоэнергетике, промышленности и транспорте газа, являются актуальными и для западных технологий. При этом ставятся задачи улучшения эксплуатационных характеристик и надежности ГТД во всем диапазоне рабочих режимов.

Эксплуатационные характеристики ГТД определяются его КПД, ресурсом и надежностью, а также экологическими показателями. В тепловой машине простого цикла, КПД связан как с термодинамическим совершенством (большие гр * значения пк и Аг), так и с аэродинамическим совершенствованием основных узлов двигателя, в частности, компрессора.

Задача ставится так, каким образом повысить эффективность узлов двигателя, в частности, компрессора, не изменяя геометрии лопаточной части. То есть для стационарной машины, которая находится в эксплуатации и для конверсируемого авиационного двигателя необходимо с минимальными затратами и переделками отдельных деталей повысить эффективность узлов. Кроме того при температуре окружающей среды больше 15°С на всех машинах идет срезка по мощности, в той или иной степени. Одним из средств уменьшения падения мощности является захолаживание потока воздуха на входе с помощью тумана или впрыска воды на вход в двигатель.

Решение такой задачи является важным этапом для перехода к обслуживанию газотурбинного и теплоэнергетического оборудования и его ремонту при непрерывном мониторинге эксплуатационных параметров. Для достижения этого необходимо использовать алгоритмы комплексного анализа агрегата, включая и работу компрессора на частичных режимах в стационарном и переходном процессах.

Поскольку в последнее время в промышленности и энергетике осевые компрессоры находят достаточно широкое самостоятельное применение (вместо центробежных машин), то приведенные выше вопросы являются актуальными и в данной отрасли.

Бесспорным является тот факт, что создание и внедрение в практику более точных методов расчета компрессоров требует проведения многочисленных теоретических и экспериментальных исследований трехмерного течения на режимах во всем диапазоне работы двигателя.

В настоящее время благодаря применению специальной измерительной аппаратуры накоплен достаточно обширный экспериментальный материал, связанный с пространственным пограничным слоем (течение потока вдоль корпуса статора и в радиальных зазорах над рабочими колесами). При этом результаты физических измерений могут быть использованы как при анализе сложных течений, так и при задании граничных условий и замыкающих соотношений в расчетных схемах.

Несмотря на достигнутые успехи в понимании явления формирования профильного и торцевого пограничных слоев, существующие трехмерные схемы расчета поля параметров в осевых компрессорах (прямая задача) еще не достаточно совершенны в смысле, как адекватности, так и значительного машинного времени счета. Поэтому с развитием и применением сложных методов проектирования компрессоров следует использовать и двухмерные (квазитрехмерные) методы расчета.

Проблемы, отмеченные выше, а также постоянный интерес предприятий, занимающихся разработкой и эксплуатацией газотурбинной техники, к вопросу улучшения характеристик ГТД на расчетных и переходных режимах, представляет собой важную актуальную задачу.

Целью работы является получение простых и эффективных методов улучшения параметров ГТД (повышение КПД, мощности и снижение вредных выбросов) на всех стадиях его существования.

При этом поставлены следующие основные задачи:

1. Обосновать научный подход для разработки метода расчета осевого компрессора на основных режимах его работы.

2. Разработать метод расчета компрессора с учетом особенностей формирования профильного и торцевого пограничных слоев, а также кривизны линий тока на основных режимах работы ГТУ.

3. Проверить достоверность разработанного метода расчета параметров потока в компрессоре с учетом реальных свойств потока на предсрывных режимах; сопоставить полученные значения параметров с экспериментальными данными и результатами проектных расчетов с помощью трехмерного пакета ANSYS CFX-5.

4. Проанализировать течения в осевых компрессорных ступенях с учетом аэродинамического загромождения и особенностей формирования торцевого пограничного слоя.

5. Рассчитать эксплуатационные характеристики серийного двигателя с помощью математической модели ГТД в целях исследования влияния впрыска воды в различных сечениях вдоль тракта компрессора. Методологические основы диссертационной работы состоят в том, что на основании проведенных экспериментальных исследований плоских компрессорных решеток получены новые данные, позволяющие уточнить методику определения угла отставания потока с учетом влияния геометрических и аэродинамических параметров. При этом в результате численного анализа характеристик решеток получено более точное выражение для определения коэффициента циркуляции, разработана методика оптимизации 7 компрессорных решеток, которая дает возможность спрофилировать решетку при заданных значениях угла поворота потока и угла отставания с минимальным значением коэффициента потерь и максимально возможных критических скоростях на входе в решетку. Методика может быть использована при проектировании компрессорных венцов, так и процессе доводки и получения заданных параметров в компрессорных ступенях, на основе выполненных экспериментальных исследований и проведенного статистического анализа разработана инженерная методика оценки эффективности применения надроторных устройств типа СКП (сплошная кольцевая проточка) и МКП (многорядная кольцевая проточка) для повышения КПД компрессора с помощью пассивного управления течения у корпуса компрессора. Методика позволяет, не прибегая к трудоемким расчетам с помощью 3-D программных пакетов, определить группу ступеней, в которых возможно повышение КПД за счет постановки СКП и/или МКП, предложен метод поверочного расчета осевого компрессора в меридиональной плоскости S2 с учетом кривизны линий тока, деформации потока на входе в решетку в плоскости Si, аэродинамического загромождения межлопаточного канала профильным пограничным слоем, а также характеристик лопаточных венцов с полученными новыми экспериментальными обобщениями для определения угла отставания потока. Освоена и апробирована методика и программа, которая является программой расчетов процессов движения и испарения воды в проточной части компрессора. Была составлена и апробирована программа расчета процессов распада впрыскиваемой воды на отдельные капли, их движения и испарения в потоке воздуха. На базе расчетов найдена оптимальная схема впрыска воды в установку ГТ-009.

Теоретическая значимость - разработана и апробирована методика и программа, которая является программой расчетов процессов движения и испарения воды в проточной части компрессора, процессов распада впрыскиваемой воды на отдельные капли, их движения и испарения в потоке воздуха. Уточнены соотношения для определениия углов отставания потока в решётках профилей, разработана программа оптимизации 8 компрессорных решёток на критических режимах, отработана программа двухмерного расчета компрессора с учетом особенностей формирования торцевого пограничного слоя, течения потока в радиальных зазорах, в том числе при наличии надроторных устройств на основных режимах работы. Практическая ценность заключается в том, что на базе проведенных расчетов и полученных рекомендаций была выпущена конструкторская документация, изготовлена материальная часть и проведен эксперимент по впрыску воды в двигатель ГТ-009. В результате эксперимента были подтверждены параметры установки, полученные расчетными методами. С помощью разработанных методик проведены расчетные исследования возможности увеличения КПД КСД и КВД ГТД ДЭМ-518 путем постановки надроторных устройств типа МКП и СКП. Получен положительный эффект для последних трех ступеней двухкаскадного компрессора (~0,64%).

Реализация результатов выполнена в компании «Энергомаш(ЮК)Лимитед», на станциях ГТ-009 в городах Белгород и Барнаул. На базе проведенных расчетов и разработанных рекомендаций по оптимизации впрыска воды в тракт ГТУ ГТ

009, была разработана конструкторская документация, изготовлена материальная часть и проведен эксперимент по впрыску воды в двигатель ГТ

009. В результате эксперимента был подтвержден расчётный эффект.

На защиту выносятся: - разработанная и апробированная методика и программа расчетов процессов движения и испарения воды в проточной части компрессора. Получены более точные выражения для определения угла отставания потока с учетом влияния геометрических параметров на основании проведенных экспериментальных исследований плоских компрессорных решеток. Программа определения оптимальной схемы впрыска воды в газотурбинную установку, разработанная на основе программы расчета течения впрыскиваемой воды, распада на отдельные капли, движения капель и их испарения в потоке воздуха. Инженерная методика, разработанная и апробированная на основе выполненных экспериментальных исследований и проведенного численного эксперимента, оценки эффективности применения надроторных устройств с целью оптимизации течения в радиальном 9 зазоре и увеличения эффективности впрыска воды в выходных ступенях компрессора.

Апробация работы и публикации. Результаты работы доложены и обсуждены на заседаниях научно - технических советов завода им. Чернышевского, кафедры ТДУ СПбГПУ, на конференциях в Алуште (2005,2006,2007г.г.), представлены в 13 публикациях, проведены эксперименты, которые подтвердили полученные практические предложения.

Объем диссертации и ее структура. Диссертация состоит из введения ,перечня основных сокращений и обозначений, пяти глав, заключения, списка литературы и четырех приложений. Работа изложена на 159 листах машинописного текста, содержит 13 таблиц, 71 рисунок. Общий объем диссертации составляет 174 листов формата А4.

-----выход

Рисунок 5.6 - Скорости движения воды по различным участкам тракта через лопатки 5-НА

5.2.3 Разработка схемы подвода воды к впрыскивающим устройствам.

Вид схемы во многом зависит от её предназначения и условий реализации. На рисунке 5.7 представлена схема подвода воды в распределительный коллектор. Рассматривается схема, предназначенная для апробации работы установки ГТ-009 с впрыском воды перед ВНА и в 5-НА. Предполагается, что по результатам опытов в неё могут быть внесены изменения и лишь после этого она будет окончательно оформлена и использована на других установках. Основными элементами схемы являются емкость для впрыскиваемой воды и насос для создания требуемого давления. Насос должен обеспечивать подачу воды в количестве до 0,5 т/ч с давлением до 120. 150 бар. После насоса вода должна пройти через сетчатый фильтр для очистки её от твердых частиц. Далее вода проходит через отсечной клапан, связанный с блокировками установки; назначение этого клапана - прекращение подачи воды в случае остановки ГТ-009. После этого вода через запорную и регулирующую арматуру, а также расходомеры подводится к коллекторам раздачи её к устройствам для впрыска. В схеме предусмотрены вентили, позволяющие осуществлять промывку и дренаж трубопроводов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации изложены результаты разработок для решения важной прикладной задачи - увеличения параметров ГТУ в процессе всего жизненного цикла. Это обеспечивается впрыском воды в проточную часть установки и применением специальной конструкции - надроторные устройства, повышающие эффект от впрыска воды в выходные ступени. В процессе исследований по данному направлению решен ряд теоретических, экспериментальных и практических:

• Разработаны мероприятия по оптимальному впрыску воды в компрессор турбины ГТ-009 (повышен КПД установки на 3,6%, мощность на 5,3% и снижены выбросы вредных фракций на 19,2%), также предложены мероприятия по установке надроторных устройств в компрессорах СД и ВД двигателя ДЭМ-518 (повышен КПД на 0,67%),

• Разработана методика расчёта течения и испарения воды вдоль тракта компрессора при впрыске воды в ГТУ.

Разработана методика определения оптимальных расходных характеристик, конструкции и расположения системы впрыска воды по тракту двигателя.

• На базе продувок и в результате численного анализа экспериментальных характеристик плоских компрессорных решеток уточнена методика расчёта угла отставания потока, в том числе с учётом градиента крутки пера лопатки, и соотношение для коэффициента циркуляции.

• Изготовлена материальная часть для впрыска воды в компрессор (в лопатках 5 н.а.) двигателя ГТ-009, проведен эксперимент на ЕС в г. Барнауле.

• Разработаны методы повышения эффективности и экологических характеристик газодинамических двигателей. Для этого используется впрыск воды вдоль тракта компрессора.

• Разработана методика оптимизации компрессорных решеток, при профилировании и в процессе доводки для заданных параметров эффективности при максимально возможных критических скоростях на входе.

• На основе выполненных экспериментальных исследований и проведенного статистического анализа разработана инженерная методика оценки эффективности применения надроторных устройств типа СКП и МКП.

Проведен численный эксперимент и сравнение 3-D CFX ANSYS и 2-D методов на базе испытаний известных компрессоров, определены особенности течения потока в радиальном зазоре и механизм увеличения КПД ступени при постановке надроторных устройств.

1. Середа С.О., Гельмедов Ф.Ш., Мунтянов И.Г. Экспериментальное исследование влияния впрыска воды во входной канал многоступенчатого осевого компрессора на его характеристики. Теплоэнергетика №5 2004, с. 66-71.

2. Середа С.О., Гельмедов Ф.Ш., Мунтянов Г.Л., Мунтянов И.Г. Экспериментальное исследование влияния выбора места впрыска охлаждающей воды в проточную часть компрессора АЛ-21ФЗ на его характеристики. Труды ЦИАМ №1331, 2004. 14 с.

3. Середа С.О., Гельмедов Ф.Ш, Сачкова Н.Г. Расчётные оценки изменения характеристик многоступенчатого осевого компрессора под влиянием испарения воды в его проточной части. Теплоэнергетика №11, 2004, с. 60-65.

4. Середа С.О., Беляев В.Е., Гельмедов Ф.Ш., Мунтянов И.Г., Мунтянов Г.Л. Результаты испытаний компрессора установки МЭС-60 с впрыском воды впроточную часть. Газотурбинные технологии, май-июнь/2005, №4 (39), с. 16-20.

5. Конорев М.М., Нестеренко Г.Ф. Исследование рабочих характеристик и рациональных режимов эксплуатации турбовинтовых двигателей (ТВД) карьерных вентиляторов. Горный информационно-аналитический бюллетень, №6, июнь, 2000, с.209-211.

6. Gas-turbine upgrades boost capacity, cut heat rate//POWER Magazine, July2002.

7. Inspection confirms value of wet compression at Cogen facility // http: www, energy central.com/sections/news/nwartcle.cfinid=3985299.

8. More Efficient Gas Plants and Improved Gas Alternatives Needed // Power Engineering October, 2003.

9. New Protocol Will Enable Comparison of Different Fogging Systems // Power Engineering January, 2004

10. Evap cooling and wet compression boost steam injected Fr6B output // Gas TURBINE WORLD, Summer Issue 2003.

11. Wet compression extended to V-series machines // Modern Power Systems -September 2001.

12. Hot Times for Turbine Cooling // Diesel & Gas Turbine Worldwide, April2002.

13. Robb D. Customized Gas Turbine Upgrade Program Boosts Cogen Power Output // Power Engineering, September 2002 (Есть только перевод в 3.).

14. New Protocol Will Enable Comparison of Different Fogging Systems // Power Engineering January, 2004 (перевод ?).

15. Vogt Power International and Optiguide sign aggrement for gas turbine air-inlet cooling system // http: // pei.pennwellnet.com, Web Exclusive, Janure 02, 2004 (распечатать не полностью в 4).

16. Van Liere J., Laagland G.H.M. Hot water for power augmentation // Diesel & Gas Turbine Worldwide, June 2001.

17. Nicolson A. Proper drainage on fogging systems improves GT reliability,performance // POWER Magazine, July 2002, Vol.146, Issue 4.147

18. Advanced Gas Turbines: Fogging dynamics solved // Power Engineering International May, 2003.

19. Экспериментальное исследование устройства охлаждения входного воздуха компрессора. / Lin Weishun, Xiao Dongmin, Wen Xueyou // Reneng dongle gongcheng = J.Eng. Therm. Energy and Power. 2000. - 3. - C.256-259, 327. — Кит.; рез.англ.

20. Fogging Improvements for Inlet Cooling Systems // Disel & Gas Turbine Worldwide, June 2002, (перевод? (распечатать в 2)).

21. Texas GT24s: High Availability and Flexibility // Turbomachinery International, January February 2003.32. 510-MW low-emissions peaking station in Florida // GAS TURBINE WORLD: March-April 2001.

22. New Protocol Will Enable Comparison of Different Fogging Systems // Power Engineering January, 2004.

23. Андреев К.Д., Беркович A.JI., Полщиук В.Г., Рассохин В.А. Улучшение параметров работы ГТУ впрыском воды в проточную часть компрессора. Вестник двигателестроения. №2/2004. С. 18-20.

24. Андреев К.Д., Беркович A.JL, Полшцук В.Г., Рассохин В.А. Повышение параметров работы компрессоров впрыском воды в проточную часть. Компрессорная техника и пневматика в XXI веке. XIII МНТК покомпрессоростроению, г.Сумы-2004, Том I, с.155-161.

25. Фролов С.Д., Синявин А.В., Шахов Ю.В. Пути улучшения энергетических и массогаборитных показателей обслуживающих систем турбоустановок сложных циклов // Авиационно-космическая техника и технология. -X.: Нац. Аэрокосм. Ун-т "ХАИ" -2000.-Вып.19.-с.51-53.

26. Довжик С.А. Исследование по аэродинамике осевого компрессора // Тр. Ин-та / ЦАГИ им. Проф. Н. Е. Жуковского. 1968. - Вып. 1099. - 277 с.

27. Комаров А.П. Исследование плоских компрессорных решеток//Лопаточные машины и струйные аппараты.- М.: Машиностроение, 1967.-№2.-С.67-110.

28. Гидродинамические характеристики компрессорных решеток. Технический отчет компании «Энергомаш (ЮК Лимитед», №28.050.0030 PP. Скворцов А.В. Санкт-Петербург, 2007.- 79с.

29. Расчет характеристик компрессорных решеток. Технический отчет компании «Энергомаш (ЮК) Лимитед», №28.050.0031 PP. Скворцов А.В. Санкт-Петербург, 2007 46с.

30. Основы проектирования газотурбинных двигателей и установок/Б.П.Васильев, В.А.Коваль, В.В.Канаков и др.-Х.: Контраст, 2005.-373 Холщевников К.В.,

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

32. Кампсти Н. Аэродинамика компрессоров: Пер. с англ. М.: Мир, 2000.-688 с.

33. Таката, Цукуда. Механизм и эффективность повышения запаса по срыву с помощью перфорирования поверхности корпуса//Энергетические машины и установки.-1977.-№1. С.134— 137.

34. Smith, Cumpsty. Flow phenomena in compressor casing treat149meut//Trans. ASME. Journal of ingenering gas turbins and power. — 1984. — Vol. 106. №3. - P.532 - 544.

35. Грейцер. Критерий применимости специальной обработки корпуса компрессора//Теоретические основы инженерных расчетов. — 1979. №2. — С. 157- 165.

36. Лакшминараяна, Пуагар, Давино. Трехмерное поле течения в периферийной области рабочего колеса и пограничный слой на стенке корпуса//Энергетические машины и установки. — 1986. №1. - С.6 - 14.

37. Хантер, Кампсти. Развитие простеночного пограничного слоя на корпусе при переходе через изолированное рабочее колесо компрессора // Энергетические машины и установки. — 1982. — № 4. — С. 88 — 103.

38. Бетнер, Элрод. Влияние радиального зазора, нагрузки ступени и шероховатости стенки на развитие пограничного слоя на корпусе компрессора// Энергетические машины и установки. — 1983. — № 2. — С. 44 — 52.

39. Иноуэ, Куромару. Трехмерная структура затухания вихрей за осевой вращающейся решеткой лопаток// Энергетические машины и установки. — 1984. -№3.-С. 21-39.

40. Иноуэ, Куромару, Фукухара. Экспериментальное исследование перетекания газа через радиальный зазор в осевом компрессоре// Энергетические машины и установки. — 1986. № 1. - С. 6 — 14

41. М. Fujuta, Н. Takata. A study on Configurations of Casing Treatment for Axial Flow Compressors// Bulletin of ASME, vol.27. №230, 1984, p.p.1675-1681.

42. Незым В.Ю., Никишов А.А., Коркишко С.В. Оценка КПД осевого вентилятора с использованием статистической модели/Авиационно-космическая техника и технология. Тр.Харьковского авиационного ин-та.-Харьков, 1997.-С.196-199.

43. А.с. №3913086 (СССР) МКИ F 04D 10/00. Осевой многоступенчатый компрессор/ В.А.Коваль, Г.В. Павленко, Н.М. Савин и др.

44. Коваль В.А., Скворцов А.В. Улучшение характеристик осевого компрессора ГТД// Компрессорная техника и пневматика. — 2007. — №3. — С.22-28.

45. Петросов К.В., Скворцов А.В. Применение трехмерного пакета STAR-CD для доводки многоступенчатых компрессоров на стадии проектирования // Компрессорная техника и пневматика. — 2004. № 5. -С. 23 - 26.

46. Some Aero-Thermo-Fluid Aspects Air breathing Propulsion// Central Institute of Aviation Motors, University of Tokyo. — 2001. — 463 p.

47. Физические основы рабочего процесса в камерах сгорания воздушно-реактивных двигателей. Авторы: Раушенбах и др. М., <Машиностроение>,1964., 526.

48. А.В.Скворцов, Л.Н.Ширкина, «Результаты испытаний прямых решёток с переменным углом установки профиля по высоте лопатки» сб. «Проектирование и доводка газотурбинных двигателей», Куйбышев, КуАИ, 1984г.

49. Ключников В.В., Комаров А.П. Определение величины угла отставания потока в плоских решетках при малых скоростях набегающего потока// Проектирование и доводка авиационных газотурбинных двигателей: Сб. КуАИ.- Куйбышев, 1976.- С.З 15.

50. А.В.Скворцов, И.В.Антоничева, «Определение угла отставания потока в плоских решётках осевых компрессоров на докритических скоростях в вязком потоке» сб. «Проектирование и доводка газотурбинных двигателей», Куйбышев, КуАИ, 1988г.

51. Комаров А.П. Аэродинамика решеток профилей//КуГУ.- Куйбышев, 1984.- 80 с.

52. Борисенко А.И. Газовая динамика двигателей. — М.: Оборонгиз, 1962. —793 с.

53. Дейч М.Е., Самойлович Г.С. Основы аэродинамики осевых152турбомашин. — М.: Машиностроение, 1959. — 427 с.

54. Бунимович А.И., Святогоров А.А. Аэродинамические характеристики плоских компрессорных решеток при большой дозвуковой скорости // Лопаточные машины и струйные аппараты. М.: Машиностроение, 1967.-№2.-С.5-66.

55. А.П. Комаров, А.В.Скворцов, Н.Н. Фёдоровых, «Оптимизация работы компрессорной решётки на критических режимах» сб. «Проектирование и доводка авиационных газотурбинных двигателей», КуАИ, 1987г.

56. А.П.Комаров, А.В.Скворцов, «К вопросу оптимизации компрессорных решёток осевых лопаточных машин на критических режимах». Известия высших учебных заведений, №2, 1988г.

57. Ю.М.Ануров, А.Ю.Пеганов, А.В.Скворцов, А.Л.Беркович, В.Г.Полищук. Расчетные исследования впрыска воды в компрессор газотурбинной установки ГТ-009//Теплоэнергетика- 2006- №12 — С.

58. А. Лефевр. Процессы в камерах сгорания ГТУ. Издат. "Мир", М., 1986 г., 566 с.

59. Р. Г. Перельман, В. В. Пряхин. Эрозия элементов паровых турбин. М., Энергоатомиздат, 1986 г., 183 с.

60. Поддубенко В. В. Отчет ЦКТИ №114004/10-286. Определение эрозионной стойкости лопаточных сталей., 1980 г.

61. Яблоник Р. М., Поддубенко В. В. Экспериментальные исследования эрозионной стойкости лопаточных материалов. Энергомашиностроение, 1975 г.№11, с.23-25.

62. Отчёт ПО ТМЗ и СевЗапВнипиэнергопром "Исследование впрыскаво ды в компрессор ГТЭ 25У для повышения параметров работы и153экологических характеристик. Этап 2." Екатеринбург, Санкт-Петербург, 1992 г.

63. Опыт эксплуатации головной парогазовой установки с ВПГ-50 и ГТУ-15ПГ. Авторы: Шебалов В. К. и др.-<Теплоэнергетика>, 1966, № 12.

64. Ольховский Г.Г. Энергетические газотурбинные установки. Энергоатомиздат, Москва, 1985, 304 с.

65. Luthra К. L., Spacil H.S. Impurity Deposits in Gas Turbines from Fuels Containing Sodium and Vanadium. J. Elektrochem. Soc., 1982, v. 129, № 3, p. 649 -656.

66. Urbas T.A., Tomlinson L.H. Formation and removal of residual fuel ash deposits in gas turbines formed at firing temperatures below and above 982 0 C. Ash and Corros. Impur. Combust. Gases. Proc. Int/ Conf., Henniker, 1977. Washington -London, 1978.

67. Foster A.D., Doering H. von E., Hickey J. W. Fuel Flexibility in GE Gas Turbines. Gen. Elec. Gas Turbine Reference Library, 1978, GER - 2222L, p. 53.

68. Felex P.C. Korrosion und Korrosionschutz in modernen Gasturbinen. -Brown Boveri Mitt., 1977, Bd. 64, № 1, S. 40 46.Редин И.И., Угрюмов М.Л. Оценка эффективности надроторных устройств// Изв. вузов. Машиностроение.1984.-№9.-С.78-82.

69. Cyrus В. Meher-Homji and Thomas R. Мее. "Gas Turbine Power Augmentation By Foogging of Inlet Air". Proceedings of the 28th Turbomachinery Simposium. S. 93-113.

70. Performance and Reallabillity improvements for MS5001 Gas Turbines. Paul C. Daiber, GE Power Systems? Atlanta

71. By Mark McNeely. "Intercooling for LM6000 Gas Turbines". Diesel & Gas Turbine Worldwide. Juli/August 1998. S.42-44.95. "Water mist intercooler increases LM6000 hot day output 20%".154

72. GAS TURBINE WORLD: September-October 1998.

73. Доброхотов В.Д., Клубничикин A.K., Оксенгорн B.C. Эффективность водоиспарительного охлаждения в центробежных воздушных компрессорах К — 905.// Химическое и нефтяное машиностроение. 1983. № 12. С. 25 — 27.+

74. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. — М.: Наука, 1987.-430 с.

75. Редин И.И., Угрюмов M.JI. Оценка эффективности надроторных устройств// Изв. вузов. Машиностроение. 1984. - №9. - С.78 - 82.

76. Ершов В.Н., Редин Н.Н., Угрюмов M.JI. Модель течения в периферийной зоне рабочего колеса// Тр. Респуб. Конф."Математические модели процессов и конструкций энергетических турбомашин в САПР". — Часть 1. Харьков: НАН Украины. - 1982. - С. 143 - 144.

77. ЮО.Бам-Зеликович Г.М. О потерях полного давления в дозвуковом потоке в криволинейных каналах при наличии смешения//Пограничный слой. — М. — 1985.-С.80-110.

78. Коваль В.А., Романов В.В., Скворцов А.В. Улучшение характеристик осевого компрессора газотурбинного двигателя путем пассивного управления течением у концов рабочих лопаток// Восточно-Европейский журнал передовых технологий, 2007. №6. - 35-43.

79. Аэродинамический расчет и оптимальное проектирование проточной части турбомашин /А.В. Бойко, Ю.Н. Говорущенко, С.В. Ершов, А.В. Русанов, С.Д. Северин: Монография. — Харьков, НТУ «ХПИ», 2002. — 356 с.

80. Елисеев Ю.С., Беляев В.Е., Середа С.О. «Высокие технологии» для создания двигателей // Двигатель. 2001. - №2. - С. 18-21.

81. Русанов А.В. Математичне моделювання нестацюнарних в'язких просторових течш у проточних частинах турбомашин: Автореф. Дис. Д-ра 155ехн. Наук: 05.05.16 / ИПМаш. Им. А.Н. Подгорного НАНУ. -Харюв, 2005. 35 с.

82. Ю5.0лыптейн JI.E., Ножницкий Ю.А. Центральный институт авиационного двигателестроения им. П.И. Баранова // Компрессорная техника и пневматика. 1992. - №1. - С. 38-48.

83. Yershov S.V., Rusanov A.V., Yakovlev V.A. Optimisation of155jLturbomashinery blade shape using 3D flow computation// Mat. 7 ETC Fluid dynamics and thermodynamics. Greece, 5-9 March, 2007. — 11 pp.

84. Чурсанов Г.Н. «Программа газодинамического квазитрёхмерного расчёта осесимметричного течения в кольцевых каналах и в осевых компрессорах Версия D2002», Технический отчёт инв. 001.13284, 2002г.

85. Сальников B.C. Расчет течения газа в двухконтурном компрессоре//Лопаточные машины и струйные аппараты. М.: Машиностроение, 1971 .-№5.-С.45-54.

86. Ю.Егоров И.Н., Талызина B.C. Фомин В.Н. Комплект программ по расчету характеристик осевых компрессоров//Научно- методические материалы по процессам и характеристикам авиационных двигателей. — М.: ВВИА им. Н.Е. Жуковского. 1989. - С. 231-238.

87. Ш.Дринг, Джослин. Моделирование течения в меридиональной плоскости осевых турбомашин // Энергетические машины и установки. -1986. -№2. С. 7 - 16.

88. Дженнионс, Стоу. Важность учета эффектов окружной неравномерности в системе расчета осредненного по каналу квазитрехмерного потока в турбомашинах // Энергетические машины и установки. 1986. - № 2. -С. 1 - 6.

89. З.Жуковский М.И. Аэродинамический расчет потока в осевых турбомашинах. Л.: Машиностроение, 1967.-327 с.

90. В.А.Коваль, А.В.Скворцов. Улучшение характеристик осевого компрессора ГТД// Компрессорная техника и пневматика = Compressor and pneumatics: научно-технический и информационный журнал №3 —2007 - С. 22.

91. Koval V.A., Romanov V.V., Skvortsov A.V. Singularities aerodynamic finishing axial compressors of a gas-turbine engine // Eastern-European Journal of

92. Enterprise Technologies.2007.-№5/4.- p.63-66.156

93. Диксон С.JI. Механика жидкости и газа. Термодинамика турбомашин: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1981. - 212с.

94. Анютин А.Н. Влияние углов натекания на поток в межвенцовых зазорах осевого компрессора // Газовая динамика двигателей и их элементов. -1983.-Вып. 2.-С. 8- 12.

95. Новиков А.С., Шебакпольский Ф.Я. Расчет коэффициента вторичных потерь в ступени осевого компрессора // Ученые записки ЦАГИ. 1982. - Т. 9. -№5.-С. 14-18.

96. Применение высоких технологий проектирования компрессоров1. ГТД.

97. В.А. Коваль, А.Ю. Пеганов, А.В. Скворцов, Б.П. Васильев и др. // Высокие технологии в машиностроении. Тр. Междунар. научн. сем. "Интерпартнер 2005" «ХПИ», Алушта, 2005. - С. 120 - 124.

98. К.В.Петросов, А.В.Скворцов. Газодинамический расчет осевого трансзвукового пятиступенчатого компрессора в STAR-CD//CBOPHHK ТРУДОВ четвертой конференции пользователей программного обеспеченияСАО-FEM GMBH 21-22 апреля 2004г., с. 237-241.

99. К.В.Петросов, А.В.Скворцов. Определение предпомпажных явлений в дозвуковом компрессоре на базе трехмерных расчетов в STAR-CD//CBOPtMK ТРУДОВ четвертой конференции пользователей программного обеспеченияСАБ-РЕМ GMBH 21-22 апреля 2004г., с. 242-246.

100. Motoaki Utamura, Ph.D., Takaaki Kuwachara, Hidetaro Murato and

101. Mobuyuki Horii. Hitachi Works. "Effects of intensive evaporative157cooling on performance characteristics of land-based gas turbine". Hitachi Ltd. Saiwai-cho 3-1-1 Hitachi city 317-8511 Japan. Hitachi Review, 1998.

102. Беркович A. JL, Немировский В.И., Розеноер E.E. и др. . Влияние впрыска воды на параметры работы компрессора. Экологические проблемы в энергетике. Тр. ВНИПИЭнергопрома.-1990.-с.107-116.