автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.12, диссертация на тему:Создание высокоэффективных воздухозаборных трактов для энергетических газотурбинных и парогазовых установок

На правах ру писи

МИХАИЛОВ Владимир Евгеньевич

0034Э1173

СОЗДАНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ВОЗДУХОЗАБОРНЫХ ТРАКТОВ ДЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ГАЗОТУРБИННЫХ И ПАРОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК

Специальность 05.04.12 — Турбомашины и комбинированные турбоустановки

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

- 4 ФЕВ 2010

санкт-петербург 2010

003491173

Работа выполнена в ОАО «Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И. И. Ползунова» (ОАО «НПО ЦКТИ»),

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ю. М. Бродов доктор технических наук, профессор Н. Н. Попов доктор технических наук, профессор А. И. Кириллов

Ведущая организация - ОАО «Силовые машины» филиал «Ленинградский металлический завод».

Защита состоится 16 февраля 2010 г. в 16 часов на заседании специализированного совета Д 212.229.06 по адресу: 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29, ауд. 232 главного здания.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет».

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направить в адрес специализированного совета Д 212.229.06.

Автореферат разослан

2010 г.

Ученый секретарь

специализированного совета /

доктор технических наук, профессор ¿уЯуЪ ' Н. Н. Кортиков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из перспективных направлений развития электроэнергетики в нашей стране и за рубежом является строительство электростанций с использованием газотурбинных (ГТУ) и парогазовых установок (ПГУ). ГТУ широко применяются во многих отраслях промышленности и на транспорте.

Большое влияние на общую экономичность, надежность, долговечность и экологическую безопасность ГТУ и ПГУ оказывает качество воздуха, поступающего в ГТУ, а также эффективность шумоглушащих и противообледени-тельных систем.

В настоящее время все более актуальной становится тенденция повышения единичной мощности ГТУ, параметров цикла, экономичности, надежности и увеличения межремонтного периода. Это ужесточает требования к чистоте воздуха поступающего в компрессор ГТУ с минимизацией потерь давления при его подготовке. Последнее требование особенно важно, т.к. потери давления во входном тракте 1000 КПа (100 мм вод. ст.) снижает мощность ГТУ до 2 %.

Анализ эксплуатационных показателей отечественных и зарубежных ГТУ показывает значительное снижение их эффективности, надежности и долговечности из-за загрязнения, эрозионного износа и коррозии элементов проточных частей.

Воздух, поступающий в компрессор ГТУ, может содержать большое количество взвешенных в воздухе частиц с различными физико-химическими свойствами, оказы-

вающих эрозионно-коррозионное, абразивное и налето-опасное воздействие на элементы проточных частей ГТУ.

Многочисленные исследования и опыт длительной промышленной эксплуатации ГТУ показывают, что ресурс их лопаточного аппарата без использования надежных, эффективных обеспыливающих устройств значительно ниже расчетного.

Защита проточных частей ГТУ должна базироваться на обоснованных значениях начальной и остаточной запы-ленностей воздуха.

Увеличение мощности и увеличение параметров цикла приводит к возрастанию динамических нагрузок на элементы газовоздушного тракта, что является причиной значительного звукоизлучения в широком диапазоне частоАнализ работы комплексных воздухоподготовитель-ных устройств (КВОУ), воздухозаборных трактов (ВЗТ) и акустических характеристик компрессорного оборудования показывает необходимость проведения работ и внедрения конструктивных мероприятий по снижению уровня потерь давления в элементах тракта, а также шума в них.

Решение проблемы, связанной с разработкой, исследованием, созданием и внедрением оборудования ВЗТ позволяет обеспечить надежную и эффективную защиту проточных частей ГТУ от инородных включений и интенсивного шума, создаваемого компрессором при минимальных потерях. Это имеет важное значение для эффективности энергопроизводства в стране.

Работа соответствует приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники РФ, а также крити-

ческим технологиям РФ (производство электроэнергии и тепла на органическом топливе) из перечня, утвержденного Президентом РФ от 30.03.2002 г.

Объектом исследования и разработки является оборудование ВЗТ, включая и комплексные воздухоподго-товительные устройства ГТУ мощных ПГУ, их системы и элементы.

Целью исследования является создание новых и совершенствование существующих методов, методик расчета и проектирования средств подготовки воздуха и шумоза-щитных конструкций воздухозаборных трактов стационарных энергетических газотурбинных и парогазовых установок.

Задачи исследования

• Анализ и систематизация существующих методов подготовки воздуха и шумоглушения.

• Обобщение отечественного и зарубежного опыта проектирования и эксплуатации воздухоподготовительных и шумозащитных конструкций.

• Создание стендов и экспериментальных моделей для аэродинамической отработки блоков ВЗТ и исследования характеристик фильтрующих элементов соответствующих заданным климатическим и региональным условиям.

• Изучение аэродинамики движения воздуха в элементах ВЗТ с их аэродинамической отработкой на экспериментальных установках, определение влияния режимных и конструктивных параметров элементов ВЗТ на эффективность очистки, подогрева (охлаждения) воздуха, шумо-

глушения, а также совершенствование существующих, и разработка новых методик расчета.

• Сопоставление результатов расчетных исследований с результатами модельных и промышленных экспериментальных исследований.

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

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

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

Научная новизна работы заключается в следующем:

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

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

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

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

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

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

• Разработана методика расчета и проектирования шумоглушащих систем в элементах ВЗТ.

• Выполнены расчётные обоснования прочности ВЗТ и его элементов с использованием современных программных комплексов (ANSIS), аттестованных ГАН РФ.

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

• Разработаны методика создания и конструкция про-тивообледенительной системы ВЗТ, способствующей повышению надежности ГТУ.

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

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

Основные положения, выносимые на защиту

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

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

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

• Методика расчета и проектирования шумогасящих систем в элементах ВЗТ.

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

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

• Методика создания и конструкция противообледе-нительной системы ВЗТ.

Достоверность и обоснованность результатов работы определены:

• использованием апробированных методик измерений при проведении экспериментальных исследований;

• полнотой стендовых и промышленных экспериментальных исследований элементов ВЗТ;

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

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

• положительными результатами экспериментальных исследований в промышленных условиях, а также положи-

тельным опытом эксплуатации созданных и реализуемых ВЗТ на электростанциях.

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

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

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

Реализация результатов работы. Результаты работы были использованы при разработке и внедрении в промышленную эксплуатацию ВЗТ для ПГУ типа МЭС-60 (разработчик и производитель ФГУП ММПП «Салют») на ТЭЦ-28 ОАО «Мосэнерго», ГТЭ-110 (производитель ОАО

«НПО «Сатурн») на Ивановской ГРЭС, ГТЭ-65 (производитель филиал ОАО «СМ»-«ЛМЗ») на ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго», ГТУ-20С (производитель ФГУП ММПП «Салют») на ГТЭС в Нигерии.

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

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 29 печатных работ. Основное научное содержание диссертационной работы отражено в 16 публикациях.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения и списка литературных источников, насчитывающего 215 наименований.

Весь материал изложен на 377 страницах машинописного текста, содержит 146 .рисунков и 30 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель, основные задачи исследования, выносимые на защиту положения, научная новизна, практическая значимость и реализация результатов работы.

В первой главе рассмотрены варианты существующих в практике современного энергомашиностроения воз-духозаборных трактов ГТУ и дан анализ проблем при их эксплуатации.

Установлено, что конструктивные схемы воздухоза-борных трактов современных ГТУ при существующей унификации имеют большой диапазон изменения величин гидравлических потерь в воздушном тракте КВОУ (555...1450) Па, который зависит от аэродинамической схемы воздуховодов и вариантов применяемых фильтрующих элементов.

Показано, что уровень потерь полного давления воздуха в ВЗТ оказывает значительное влияние на работу ГТД. В случае снижения давления на входе во входной патрубок компрессора ГТД происходит уменьшение массовой производительности компрессора, давления нагнетания и, следовательно, мощности, развиваемой двигателем. Снижается способность компрессора к устойчивой работе при изменении режима работы ГТД. Имеет место тенденция к нарастанию уровня потерь полного давления в ВЗТ в процессе эксплуатации ГТУ.

Анализ показал, что на мировом рынке фильтрующих элементов КВОУ представлен большой выбор эффективных систем фильтрации, обеспечивающих минимизацию

уровней гидравлических потерь и непрерывную диагностику состояния фильтрующих элементов.

Разработка высокоэффективных ВЗТ должна осуществляться на основе решения оптимизационной задачи с большим числом взаимозависимых факторов, в качестве которых выступают геометрические размеры, форма, конструкция, элементный состав тракта, характеристики элементов КВОУ, а также режимные рабочие параметры энергетической установки, параметры окружающей среды и характеристики состояния воздушного потока (уровень запыленности и физический состав взвешенных частиц).

Решение данной многофакторной оптимизационной задачи целесообразно осуществлять с применением методов имитационного математического моделирования процессов, имеющих место при движении воздуха в элементах ВЗТ.

Вторая глава посвящена разработке математической модели, описывающей влияние процессов генерации потерь энергии в элементах воздухозаборного тракта на внешние характеристики энергоустановок.

Разработан единый комплекс математических моделей, описывающих термодинамические и энергетические процессы в отдельных элементах газотурбинного двигателя на основе имитационного моделирования работы ГТУ в условиях влияния эксплуатационных и технологических факторов.

Базовая математическая модель ГТД имеет вид:

р т „ „ 1

-— Ш • Г| -фк1 Ц] ПТ|--

71„| б™

"кГПкГ^к!

пТ, -е„

1

1

, Д1к2 1 +-—

Л.2

тквд

Р о> ч п 1

-— ГП • г2 • Фк2 Ц2 ' ПТ2--

п., - я,.

лк2Ы-

1-0

Тз

о

к2_т.СрГ р т „ A^t2*•T^т2•Л^ -Ш----Г2-Фк2'Н-2 --

0)

ткнд

т2 V 1п

п с V т „ Атз •'Птз

лтглт2-екг

ПтЗ 4 Т0

ТВ

я., -71..

где в - приведенный расход; п - частота вращения;

Тз - температура за КС; л - степень сжатия;

То - температура на входе в ГТД; е - потери давления; ш = 4,20; с - теплоёмкость;

а - показатель степени; фк - относительный расход;

Р - площадь проходного сечения; ц - коэффициент расхода; Ат - относительный перепад температуры;

Получена методика расчета величин изменений рабочих параметров ГТД при изменении величины потерь полного давления на входе в компрессорный блок двигателя, вызванных влиянием эксплуатационных факторов.

На основе выполненных расчетов установлено, что с ростом потерь полного давления на входе в компрессор низкого давления ГТД возможно значительное снижение мощности, развиваемой двигателем, повышение абсолютного и удельного расходов топлива (рис. 1, 2, 3).

Рис. 1 Приращение мощности при увеличении потерь на входе

0% 10% 20% 30%

Рис. 2 Приращение абсолютного расхода топлива при увеличении потерь на входе

0% 10% 20% 30%

Рис. 3 Приращение удельного расхода топлива при увеличении потерь на входе

Сравнение расчетных значений энергетических и термодинамических параметров ГТД со значениями, полученными в результате стендовых испытаний (рис. 4), показало, что отклонения расчетных величин от экспериментальных не превышает 2,5 %, что подтверждает адекватность разработанных математических моделей, лежащих в основе методики расчета.

Р* 0.1, МПа в, кг/с

во

50 40 30 20 10 О

5000 10000 15000 20000 25000

- - в кнд мод -в кнд стенд —А— Рквд мод.

Рквд стенд • Р кнд мод.

Рис. 4 Сравнение расчётных значений от БММ с данными стендовых испытаний

В третьей главе рассмотрены вопросы влияния процессов обледенения элементов ВЗТ на работу энергоустановки. Разработаны методы предотвращения обледенения, реализованные в технических решениях, а также способы охлаждения циклового воздуха, поступающего в компрессор промышленной ГТУ.

Г

кг * • А"

• -•■ —•- —•-« 1-•- «

На основе анализа причин обледенения элементов ВЗТ, а также существующих технологий предотвращения обледенения и конструкций противообледенительных систем разработаны подходы к проектированию ПОС и требования к их конструкции и эксплуатации.

Спроектированы, изготовлены и введены в эксплуатацию на ряде энергоустановок ТЭЦ противообледени-тельные системы высокого и низкого давления, показавшие свою высокую эффективность. Выполнены пуско-наладочные, а также дополнительные регулировочные мероприятия с целью обеспечения равномерного обогрева каналов ВЗТ по всей площади размещения фильтрующих элементов и, как следствие, обеспечения равномерной структуры потока на входе в лопаточный аппарат осевого компрессора.

Выполнен анализ существующих систем охлаждения воздуха, а также испарительных систем «Туман» зарубежных фирм. Системы «Туман» для испарительного охлаждения воздуха являются более эффективными по сравнению с обычными испарительными системами и находят все большее применение в ГТУ.

Основные преимущества системы «Туман»: - обеспечивают ~ 0,7 % прирост мощности на каждый 1,0 °С снижения температуры воздуха перед ОК;

малое место для размещения в КВОУ и незначительные потери давления воздуха;

минимальное время на установку; легкость модернизации - отсутствие структурных изменений в КВОУ.

Недостатки системы «Туман»:

- большое количество форсунок с мелким распылом (расход одной форсунки 0,15 - 0,17л /мин);

- затруднения в обеспечении точного регулирования подачи воды для 95 % насыщения воздуха перед ОК.

Для системы "Туман" применяются специальные форсунки с диаметром сопла 0,15...0,3 мм и встроенными фильтрами. Для обеспечения требуемого распыла с диаметром капель 12...20 мкм требуется давление в системе

л

120... 140 кгс/см . Давление воды создается высоконапорными насосами. Для обеспечения ступенчатой подачи воды в зависимости от 4,, Ра,, (р атмосферного воздуха применяются насосы с регулируемой частотой вращения вала или несколько насосов. При отключении одного или нескольких насосов прекращается подача воды в несколько рядов форсунок.

Разработана методика и выполнены расчеты количества впрыскиваемой воды и степени охлаждения воздуха при конечной влажности перед ОК фг = 95 % для системы "Туман" ПГУ-60С. При начальной относительной влажности ф1 = 40 % и температуре на входе в КВОУ 11 = 37,8 °С для получения относительной влажности воздуха фг = 95 % перед ОК требуется впрыскивать 22,8 л/мин деминерализованной воды. При этом воздух охладится на 11,5 °С.

Выполнена оценка влияния температуры впрыскиваемой воды на степень охлаждения воздуха перед ГТУ. Повышение температуры впрыскиваемой воды с 5 °С до 40 °С понижает степень охлаждения воздуха на 1,14 °С,

или, повышение температуры впрыскиваемой воды на 10 °С понижает степень охлаждения воздуха на 0,32 °С.

Спроектированы, изготовлены и испытаны на специальной установке (рис. 5, 6) несколько вариантов, конструктивно отличающихся друг от друга струйных и центробежных форсунок.

■

Рис. 5. Факел распыла струйной форсунки

Рис. 6. Факел распыла центробежной форсунки

ц,

ф

0,8

0,6

0,4

0,2

1

а \А

о \ —

/ э^——.

160

120

80

40

8 10

Рис. 7. Зависимость коэффициента расхода ц, коэффициента заполнения сопла ф и угла факела а от геометрической характеристики центробежной форсунки; • и о - экспериментальные точки

Величины коэффициента расхода Цс и угол распыливания а удовлетворительно соответствуют универсальным зависимостями (рис. 7).

Разработана технологическая схема испарительной системы «Туман» для ПГУ-60С. Коллектор-распылитель с форсунками (~ 200 шт.) микродисперсного распыла, 12...22 мкм, размещается в КВОУ после фильтров тонкой очистки и перед блоком шумоглушения.

В четвертой главе представлены результаты исследований аэродинамических и энергетических процессов в элементах ВЗТ на акустические характеристики воздухоза-борных трактов ГТУ.

На основе анализа аэродинамических процессов в воздухозаборном тракте ГТУ установлено, что наиболее активным источником шума установки является всасывающий воздуховод ее компрессора. Общий уровень шума всасывания компрессора ГТУ достигает 140 дБ. Определены основные технические мероприятия по пассивному шу-моглушению в ВЗТ ГТУ ТЭЦ.

Разработаны подходы к проектированию глушителей с учетом общего шумового фона местности, расположения ГТУ, условий ее работы и допустимых акустических норм.

Разработана акустическая модель пластинчатого глушителя воздушного шума и инженерная методика его расчета. Акустическая модель строится на решениях уравнения Гельмгольца с представлением потенциала звуковой скорости (р в форме

<р = А(у)-е~Г* (2)

где: х и у - координаты, направленные вдоль оси

канала и по нормали к стенкам, соответственно.

Положительная действительная часть показателя Г определяет скорость затухания звука в глушителе.

Выполнены расчеты пластинчатых глушителей для ряда газотурбинных энергоустановок строящихся ТЭЦ (рис. 8), разработаны конструкции глушителей (рис. 9), проведены натурные испытания, показавшие высокую эф-

фективность изделий и подтвердившие адекватность предложенных математических моделей.

й2Н,дБ

й2Н,дБ

10000 /,Гч

Рис. 8. Расчетные частотные характеристики показателя эффективности глушителя. Ширина канала 2Н, мм: а) - 100; б) - 200; в) - 300. Сопротивление продуванию ЗПМ, кПа-с/м2: 1 - 2; 2 - 5; 3 - 10; 4 - 20; 5 - 50; 6 - 100; 7 - 200.

Рис.9. Блок шумоглушения ГТЭ-65

В пятой главе приведены результаты выполненных исследований эффективности средств очистки воздуха и разработки унифицированных конструкций КВОУ для стационарных ГТУ.

Проведён анализ средств и систем фильтрации атмосферного воздуха для применения в составе ВЗТ энергетических ГТУ.

Проведены лабораторные испытания воздушных фильтров для подтверждения возможности их использования в проектируемых КВОУ.

Разработан и защищен патентом РФ модуль КВОУ (рис. 10).

Его конструкция позволяет осуществлять компоновку КВОУ на различные расходы воздуха и с различными системами фильтрации.

Рис. 10 Унифицированный модуль КВОУ 1 - Осадкозадерживающий козырёк. 2 - Роллеты.

3 - воздухораспределители противообледенительной системы.

4 - Комбисистема фильтров

Спроектированы и изготовлены модули КВОУ для ВЗТ первой полностью отечественной ПГУ-325 на Ивановской ГРЭС.

Спроектированы и изготовлены модули КВОУ для ВЗТ новой установки средней мощности ГТЭ-65 производства ОАО «Силовые машины» филиал ЛМЗ» на ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго» для работы в условиях повышенного загрязнения атмосферного воздуха.

Спроектированы и изготовлены модули КВОУ для ВЗТ установки ГТУ-20С производства ФГУП «ММПП «Салют» в тропическом исполнении.

Спроектировано, изготовлено и введено в эксплуатацию КВОУ для авиационного ГТД Д-30, предназначенного

для очистки железнодорожных путей в карьере от снега и льда.

Обобщен опыт комплексных исследований фильтрующих материалов, применяемых в блоках фильтрации КВОУ промышленных ГТУ.

Получены многофакторные зависимости, устанавливающие функциональные связи между свойствами фильтрующих материалов и физическими свойствами очищаемой среды.

Разработана конструкция унифицированного модуля КВОУ, являющегося основой построения комплексной системой воздухоочистки для ГТУ ТЭЦ и промышленных компрессорных станций.

На основе унифицированного модуля, разработаны воздухоочистные модули для ряда объектов эксплуатации ГТУ и ПГУ, строящихся ТЭЦ.

Выполнен проект КВОУ для ГТУ транспортного применения, учитывающий особенности эксплуатации установки, условия размещения оборудования на движущемся объекте, интенсивность и характер пылеобразования, влияние динамических и ударных нагрузок.

В шестой главе представлены результаты аэродинамической отработки элементов воздухозаборного тракта, исследований аэродинамического взаимодействия ВЗТ с входным патрубком ГТУ, исследований характеристик прочности воздухоподводящих систем.

Показано, что на всех этапах проектирования ВЗТ, проведении расчетов и экспериментов необходимо оперировать одними и теми же аэродинамическими критериями

уровня гидропотерь, характеризующихся величинами коэффициента гидравлического сопротивления. Дан анализ этих критериев и методика их определения.

Формула для определения общего коэффициента сопротивления ВЗТ имеет вид:

Л =с Ро= Ро< =у /-/^О Т Р*»О П)

.Г общ Ьобщ л / 1 Ьо/ Л / ' Ь| Г! I ^ * ^ ' / ¡=1 ¡=1 )

где: - суммарный коэффициент сопротивления данного

(¡-го) элемента приведенный к скорости \¥о в

принятом сечении Бо",

^ - суммарный коэффициент сопротивления данного (¡-го) элемента, приведенный к скорости уу; в сечении 81 этого же элемента.

Коэффициент включает в себя, как правило, и поправку на взаимное влияние близко расположенных элементов ВЗТ.

Установлено, что при любых вариантах компоновки воздуховода ВЗТ в исследованном диапазоне геометрии гидравлические потери воздуховода в натурных условиях находятся в пределах 344,8...431 Па (~ 44 мм вод. ст.), что удовлетворяет требованиям ТЗ.

Указанная в ТЗ допустимая неравномерность поля скоростей на выходе из воздуховода (на входе в улитку компрессора ГТЭ-110) ± 2 % достигнута за счет следующих конструктивных мероприятий: изготовления клинового коллектора перед первой ступенью глушителя с поджатием площади поперечного сечения до 1/6 от площади на входе и установкой разделительной перегородки вдоль всего кол-

лектора. Кроме того, на выходе из предшествующего поворота должна быть установлена лопатка с изломом, распределяющая общий расход воздуха, поступающего в коллектор на две одинаковые части.

Суммарный экспериментальный коэффициент гидравлического сопротивления воздуховода с шумоглушителем для данной компоновки по отношению к динамическому давлению на выходе из ВЗТ 1,24.

В отличие от ВЗТ для Ивановской ПГУ для ВЗТ ГТЭ-65 ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго» в ТЗ были сформулированы более жесткие требования. Для обеспечения этих требований была проведена экспериментальная отработка его конструкции на модели (рис. 11).

Выполненное исследование подтвердило высокую эффективность конструкции ВЗТ установки ГТЭ-65 для ТЭЦ-9 Мосэнерго, что позволяет рекомендовать его к внедрению в проекте.

Аэродинамические характеристики оптимального варианта тракта при номинальных условиях работы ГТУ:

- гидравлические потери оптимального варианта воздуховода от КВОУ до выхода из него составляют величину ДРнат = 23 мм вод. ст.;

- реальные потери оптимального варианта натурного ВЗТ в присутствии воздухоочистительных фильтров (с проектной величиной их собственного сопротивления) составляют величину ДРнат ВЗТ = 64 мм вод. ст.;

- уровень неравномерности поля скоростей на выходе из тракта не превышает величины (Д\¥/\¥ср) < 0,02.

Рис. 11. Чертеж модели воздухозаборного тракта ГТЭ-65

1 - входной отсек; 6, 7 - выходной

2 - камера чистого воздуха; вертикальный канал

3 - два окна; постоянного сечения;

4 - модель шумоглушителя; 8 - модель всасывающего

5 - конфузорный поворот; патрубка.

Экспериментально доказано, что аэродинамические характеристики воздуховода не зависят от наличия перед ним воздухоочистительных фильтров, а значит, и от величины их потерь.

Экспериментально доказано, что сопротивление воздуховода не зависит от наличия за ними всасывающего патрубка, однако, последний оказывает сильное деформирующее воздействие на поле скоростей в выходном сечении тракта.

Причинами повышенного уровня потерь энергии во входном патрубке являются:

Отрывное обтекание острой кромки элемента внутренней звукоизоляции в сечении сопряжения ВП и ВЗТ.

Наличие ступенчатого конфузорного участка в сечении входа потока в осевой конфузор входного патрубка, поверхность которого обтекается с отрывом потока от ограничивающих поверхностей.

Наличие плохо обтекаемого центрального конструктивного конуса, расположенного во входной камере патрубка. При обтекании конуса происходит встречное ударное взаимодействие потока, вызывающее повышенную генерацию потерь энергии при движении газа в ВП и повышенного уровня пульсаций давления.

Эффективным средством для снижения уровня потерь энергии во входном патрубке является постановка прямолинейного конфузора в сечении сопряжения входной камеры патрубка с элементами ВЗТ, размещение верхнего и нижнего разделительных ребер во входной камере и замена ступенчатого конфузорного участка на входе в ОК на кон-фузорный элемент с плавными криволинейными образующими.

Указанные мероприятия позволяют приблизить коэффициент потерь полного давления в ВП к величине, рекомендуемой при проектировании ГТУ. В данном исследовании коэффициент потерь полного давления был снижен от величины ¿;вп=0,31 до значения £5/7 =0,11. Падение статического давления во входном патрубке уменьшено от величины 186 мм вод. ст. (1860 Па) до величины 62 мм вод. ст. (620 Па). Неравномерность распределения параметров потока в сечении выхода газа из ВП уменьшена в среднем

на 40 %. Уровень высокочастотных пульсаций давления в указанном сечении снижен по амплитуде в среднем на 30 %.

Устранение из объемов входного патрубка элементов звукоизоляции при сохранении верхнего и нижнего разделительных ребер и конфузорного элемента с плавными криволинейными образующими на входе в ОК позволяет снизить коэффициент потерь полного давления до значения %вп =0,Ю, а также снизить величину падения статического давления в ВП до значения 56 мм вод. ст. (560 Па).

Исследование работы входного патрубка при изменении расхода воздуха в диапазоне от 80 % до 110 % от исходного значения, характерном для эксплуатации компрессора ГТУ, показали в целом незначительное (не более 0,5 %), изменение статического давления на нагнетании. Коэффициент потерь полного давления относительно исходного значения изменяется в пределах 9 % относительных, что объясняется автомодельностью режимов течения воздуха и связанными с этим процессами генерации потерь энергии.

Выполненные теоретические расчеты течения газа во входном патрубке с определением потерь полного давления, показали хорошую их сходимость с экспериментальными результатами:

- ¿¡вписх. =0-37 - экспериментальный результат;

- Е, вПисх. =0Д1 - расчетный результат;

" ^БПВарШ. = 0,15 - экспериментальный результат;

- £впварШ =0Д6 - расчетный результат.

Расчет, выполненный на основе имитационного моделирования течения в элементах входного патрубка, показал наличие «мертвой зоны» в нижней части входной камеры, в которой движение газа происходит с малыми скоростями.

Оценка прочности воздухозаборных трактов выполнена на современном научно-техническом уровне в соответствии с нормативно-технической документацией Российской Федерации.

При расчетах используются приближенные методики и конечно-элементный комплекс АКБУБ, позволяющий с необходимой точностью получить картину напряженно-деформированного состояния конструкций.

Как показали расчёты, при соблюдении инструкции по эксплуатации нормативные запасы прочности рассмотренных конструкций ВЗТ обеспечены на всех режимах.

В седьмой главе представлены проекты ВЗТ стационарных энергетических ГТУ, реализованные на строящихся энергообъектах, разработанные на основе методов проектирования, предложенных автором диссертации.

На основе анализа существующих конструкций ВЗТ, средств очистки воздуха, требований разработчиков ГТУ и проектантов электростанций разработаны подходы к проектированию ВЗТ и требования к их конструкции и эксплуатации.

Спроектированы и изготовлены ВЗТ стационарных энергетических ГТД и ПГУ различных мощностей с учётом климатических условий и характеристик запылённости атмосферного воздуха (рис. 12, 13, 14).

Созданные ВЗТ имеют блочную конструкцию. Блоки полной заводской готовности обеспечивают транспортабельность ВЗТ и простоту монтажа без выполнения сварочных работ.

Рис. 12. ВЗТ ГТЭ-110 Рис. 13 ВЗТ ГТЭ-65

1- Комплексное воздухоочистительное устройство (КВОУ)

2- Блок конфузорный с байпасными блоками

3- Блок шумоглушения

4-Камера всасывания

Рис. 14 ВЗТ ГТУ-20С

Введены в эксплуатацию на ряде энергоустановок ВЗТ, показавшие свою высокую эффективность.

Разработаны типовые программы и методики проведения пуско-наладочных испытаний ВЗТ.

Выполнены пуско-наладочные, а также дополнительные регулировочные мероприятия с целью обеспечения требуемых характеристик циклового воздуха и, как следствие, обеспечения надёжной эксплуатации ГТУ.

Разработан комплекс технических требований к системам фильтрации воздуха энергетических ГТУ и ПГУ, учитывающий конкретные условия эксплуатации энергообъекта, а также, интересы поставщиков энергооборудования и проектировщиков ТЭЦ.

В заключении сформулированы следующие основные выводы по работе:

1. Выполнен комплекс НИР с целью создания новых и совершенствования существующих методов, методик расчета и проектирования высокоэффективных воздухозабор-ных трактов газотурбинных и парогазовых установок, что позволяет заместить поставки по импорту оборудования данного типа. На основе результатов НИР создано новое поколение отечественного оборудования для высокоэффективных ВЗТ ПГУ в диапазоне мощностей 20... 110 МВт.

2. Выполнен комплекс расчетных и экспериментальных исследований энергетических процессов, имеющих место при движении воздуха в элементах воздухозаборного тракта ГТУ ТЭЦ, с получением обобщенных зависимостей и критериев эффективности, учитывающих эксплуатационные факторы, конструктивные особенности ВЗТ, техниче-

ские характеристики фильтрующих элементов, режимы работы энергетической установки.

3. Разработана концепция и структурная функциональная схема ВЗТ на основе комплексных экспериментальных исследований с учетом региональных особенностей места установки ГТУ, концентрации и минералогического состава пыли, процентного содержания в пыли химически активных веществ.

4. Создан метод проектирования ВЗТ, на основе решения комплексной оптимизационной задачи минимизации (до 1 ООО Па) уровня потерь давления, обеспечения требуемого уровня очистки воздуха, оптимальных акустических характеристик и характеристик надежности.

5. Получены результаты исследования фильтрующих свойств и аэродинамических потерь на фильтрующих блоках, позволившие разработать методы создания высокоэффективных фильтрующих блоков для ВЗТ мощных ГТУ и ПГУ с межремонтным периодом 16 ООО час.

6. Впервые получены результаты исследования влияния содержания в воздухе паров жидкости типа антилед на работу фильтрующих элементов в зимний период времени и предложены решения, позволившие обеспечить надежную работу ВЗТ для указанных условий. Получены результаты стендовых и натурных аэродинамических исследований, позволяющие обеспечить аэродинамическую оптимизацию всего ВЗТ с получением потерь давления на входе в газотурбинный двигатель менее 1000 Па.

7. Разработана теоретическая концепция снижения уровня шума в ВЗТ, методика оценки акустического со-

стояния системы, технология проектирования элементов акустической защиты, позволяющая повысить экологическую безопасность ГТУ и ПГУ в целом. Предложены конструкции элементов акустической защиты для проектируемых ПГУ, обеспечивающих уровень шума < 80 дБА.

8. Впервые разработаны методики проектирования и изготовления противообледенительных систем высокого и низкого давления, позволяющих исключить обледенение при температуре атмосферного воздуха + 8...- 16 °С как фильтрующих элементов, так и лопаток входного направляющего аппарата компрессора ГТУ.

9. Получены результаты исследований и разработаны основные конструктивные элементы устройств для распыления до 20 мкм влаги в ВЗТ с целью получения дополнительной мощности ГТ при повышенной температуре атмосферного воздуха.

10. Разработаны принципы создания модульных конструкций ВЗТ, обеспечивающих повышенную ремонтопригодность и сокращение сроков монтажа на площадке.

11. Разработаны и внедрены технические требования к ВЗТ и его элементам для энергетических ГТУ и ПГУ.

12. Результаты исследований были успешно внедрены при создании и освоении в эксплуатации ВЗТ ПГУ МЭС-60 на ТЭЦ-28 Мосэнерго, ГТЭ-110 на Ивановских ПГУ 1-й и 2-й очереди, ГРЭС-24, ГТУ-20С на ТЭЦ в Нигерии, ГТД Д-30 на «ПГЗ-СУАЛ», ГТЭ-65 на ТЭЦ-9 Мосэнерго.

Основное научное содержание диссертации отражено в публикациях в периодических изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Михайлов В.Е. Проект энергетической газотурбинной установки ГТЭ-65. / А. Лебедев, Н. Симин, Ю. Пет-реня // Теплоэнергетика. 2008 г. № 1. С. 46-51.

2. Михайлов В.Е. Газотурбинная установка ГТЭ-65: стендовые испытания основных узлов, возможности использования и пути дальнейшего совершенствования / Ю. Петреня, А. Лебедев, Н. Симин // Теплоэнергетика.

2008. № 4. С. 42-47.

3. Михайлов В.Е. Стендовые испытания ответственных узлов головного образца газотурбинной установки ГТЭ-65. / А. Лебедев, Н. Симин, В. Гусев // Электрические станции, 2008 г. № 10. С. 4-11.

4. Михайлов В.Е. Организация воздухоподготовки для газотурбинных энергетических установок различной мощности. / Л. Хоменок, А. Страшников, Д. Милюков // Теплоэнергетика. 2008. №1. С. 37-41.

5. Михайлов В.Е. Предотвращение обледенения элементов воздухозаборного тракта ГТУ энергетических ПГУ. //• «Известия вузов. Проблемы энергетики». Казань,

2009, №9-10. С. 3-11.

6. Михайлов В.Е. Охлаждение циклового воздуха для повышения экономичности ГТУ. // Научно-технические ведомости СПбГПУ, 2009, № 3 (84). С. 32-36.

7. Михайлов В.Е. Критерии аэродинамического совершенства воздухозаборного тракта и методика их опре-

деления. // Энергосбережение и водоподготовка. 2009. № 5. С. 41-44.

8. Михайлов В.Е. Газотурбинная установка мощностью 65 МВт для реконструкции ТЭЦ-9 Мосэнерго / В. Ковалевский, А. Лебедев, А. Сергеев, В. Некрасов, П. Берези-нец, Т. Супонина // Электрические станции. 2009, № 7. С. 4-17.

9. Михайлов В.Е. Охлаждаемые лопатки турбины энергетической газотурбинной установки ГТЭ-65 / В. Ртищев, В. Кривоносова, Ю. Сундуков, М. Золотогоров // Электрические станции, 2009, № 10. С. 2-7.

10. Михайлов В.Е. Конструктивные особенности воз-духозаборного тракта газотурбинной установки ГТЭ-65 на ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго». // Промышленная энергетика. 2009. № 12. С. 41-44.

11. Михайлов В.Е. Повышение эффективности ГТУ за счет аэродинамической отработки всасывающего тракта / Э. Гудков, Л. Петухов // Энергосбережение и водоподготовка. 2009. № 5. С. 59-62.

12. Михайлов В.Е. Аэродинамическая отработка модели воздухозаборного тракта газотурбинной установки ГТЭ-110 «Ивановских ПГУ». // Научно-технические ведомости СПб ГПУ, 2009, № 4 (85). С. 35-42.

13. Михайлов В.Е. Оптимизация выходных газотурбинных трактов. // Научно-технические ведомости СПб ГПУ, 2009, № 4 (85). С. 48-53.

14. Михайлов В.Е. Снижение потерь энергии во входном патрубке осевого компрессора энергетической ГТУ. // Энергетик. 2010. № 1. с. 34-39.

15. Михайлов В.Е. Моделирование акустических характеристик глушителей шума от компрессора ГТУ / JI. Хоменок, JI. Яблонник // Теплоэнергетика. 2010. № 2. С. 41-45.

16.Михайлов В.Е. Развитие технологий и средств шумозащиты энергетического оборудования / J1. Хоменок, JI. Яблонник // Теплоэнергетика. 2010. № 4. С. 48-54. Кроме того, материалы диссертации представлены в следующих публикациях:

17.Михайлов В.Е. Организация воздухоподготовки для газотурбинных двигателей и компрессорных установок. Доклад на LIV научно-технической сессии РАН по проблемам газовых турбин. Санкт-Петербург. 2007.

18.Михайлов В.Е. Воздухозаборные тракты для газотурбинных энергетических установок большой мощности / Л. Хоменок, В. Шерапов, А. Страшников, Д. Милюков, В. Мишкин, А. Карачев // Газотурбинные технологии, 2007, №9. С. 10-14.

19. Mikhailov V.E., Nigmatulin T.R. Requirements for Gas Turbine Inlet Systems in Russia. Meeting the Energy Chal-lege 26-28 May 2009, Koeln Messe, Cologne, Germany.

20.Mikhailov V.E., Nigmatulin T.R. Draft: Requirements for Gas Turbine Inlet Systems in Russia. Proceedings of ASME Turbo Expo 2009: Power for Land, Sea and Air GT 2009, June 8-12, 2009, Orlando, Florida, US.

21. Михайлов В.Е. Использование пакета Flow Vision для моделирования воздухозаборного тракта ГТЭ-110 Ивановской ГРЭС / А. Страшников, Т. Севастьянова. -

Труды международной научно-практической конференции «Инженерные системы-2009». М.:РУДН, 2009. С. 59-63.

22. Михайлов В.Е. Моделирование воздухозаборного тракта ГТЭ-110 Ивановской ГРЭС в программном комплексе Flow Vision /А. Страшников, Т. Севастьянова. -Вестник Национального технического университета «Харьковский политехнический институт». Сборник научных трудов. Тематический выпуск: «Энергетические и теплотехнические процессы и оборудование». Харьков: НТУ «ХПИ», 2009. №3. С. 148-151.

23. Михайлов В.Е. Исследование работы воздухозаборного тракта ГТЭ-110 Ивановской ГРЭС в пакете Flow Vision / Т. Севастьянова // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XV Бенардосовские чтения). ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина». Иваново, 2009. Т. 1.С. 111-112.

24. Михайлов В.Е. Использование пакета FlowVision для моделирования воздухозаборного тракта ГТЭ-65 ТЭЦ-9 «Мосэнерго» / А. Страшников, Т. Севастьянова // Доклад на LVI научно-технической сессии РАН по проблемам газовых турбин, г. Пермь. ОАО «Авиадвигатель» 2009. С. 124-125.

25. Михайлов В.Е. Разработка нового и повышение технического уровня действующего энергооборудования ТЭС, АЭС и ГЭС / Л. Хоменок // Доклад на III международной научно практической конференции INTECH-ENERGY. 22-27 сентября 2009. Турция.

Описание изобретений представлены в публикациях:

26. Патент на полезную модель № 59192. Трубопровод для транспортировки воды. Зарегистрировано 10.12.2006 г.

27. Патент на изобретение № 2312254. Осевой компрессор для транспортировки природного газа. Зарегистрировано 10.12.2007 г.

28. Патент на полезную модель № 76080. Воздухоочистительное устройство. Зарегистрировано 10.09.2008 г.

Нормативный документ:

29. Михайлов В.Е. Общие технические требования к системам фильтрации воздуха для энергетических газотурбинных установок / А. Лебедев, М. Львов, В. Жохов - М.: ОАО «РАО ЕЭС». 2006.

ПЛД №69-378 от 09.06.1999.

Подписано в печать 13.01.2010. Формат бумага 60x84'/16. Объем 2,0 уч.-изд. л. Заказ 3. Тираж 100. 2010 г.

ОАО «НПО ЦКТИ». 191167, Санкт-Петербург, ул. Атаманская, д. 3/6

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ВОЗДУХОЗАБОРНОГО ТРАКТА. ПАРАМЕТРЫ ВЗТ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПОКАЗАТЕЛИ ГТУ И ПТУ.

1.1. Конструктивные схемы воздухозаборного тракта.

1.2. Гидравлические потери на входе в ГТД и их влияние на характеристики энергоустановок (на примере ГТД).

1.3. Основные понятия и принципы фильтрации воздуха.

1.4. Системы фильтрации КВОУ, применяемые в отечественной и зарубежной энергетике.

Выводы:.

2. СОЗДАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ, УЧИТЫВАЮЩЕЙ ВЛИЯНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ НА ВХОДЕ В ГТД.

2.1. Расчетно-экспериментальные исследования влияния потерь на входе в ГТД на характеристики энергоустановок (на примере ГТД).

2.2. Выбор исходной базовой математической модели ГТД, удовлетворяющей предъявляемым требованиям.

2.3. Адаптация базовой математической модели для обеспечения возможности моделирования изменений параметров технического состояния входного устройства.

2.4. Моделирование изменений потерь давления на входе ГТД.

2.5. Моделирование работы камеры сгорания.

2.6. Моделирование изменения теплофизических свойств рабочего тела по тракту в зависимости от его состава и температуры.

2.7. Принципы алгоритмизации решения БММ ГТД.

2.8. Разработка алгебраической математической модели (АММ) влияния потерь на входе ГТД М90ФР.

Выводы:.

3. ОБЛЕДЕНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КВОУ, СОЗДАНИЕ МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ ОТ ОБЛЕДЕНЕНИЯ И ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ЦИКЛОВОГО ВОЗДУХА.

3.1. Обледенение элементов КВОУ и других составляющих входного тракта компрессора ГТД.

3.1.1. Условия обледенения поверхности тел, обтекаемых воздушным потоком.

3.1.2. Обледенение элементов КВОУ.

3.1.3. Анализ существующих конструкций противообледенительных систем (ПОС).

3.1.4. Системы сигнализации обледенения с автоматизацией включения в работу системы обогрева элементов ВЗТ.

3.1.5. Конструкции ПОС для КВОУ ГТЭ-110 (ОАО «НПО «Сатурн») на Ивановской ГРЭС, КВОУ ГТЭ-65 (Филиал ОАО «СМ» - ЛМЗ) на ТЭЦ-9 (ОАО «Мосэнерго»), МЭС-60 (ФГУП ММПП «Салют») на ТЭЦ-28 (ОАО «Мосэнерго»).

3.1.6. Системы шумоподавления от ПОС.

3.2. Охлаждение циклового воздуха.

3.2.1. Анализ существующих систем охлаждения циклового воздуха.

3.2.2. Разработка и исследование системы «Туман» с применением в составе установки МЭС-60 ФГУП ММПП «Салют», установленной на ТЭЦ-28 ОАО «Мосэнерго».

Выводы:.

4. ПРОБЛЕМА ШУМОГЛУШЕНИЯ ПРИ ВСАСЫВАНИИ ВОЗДУХА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ГТД.

4.1. Развитие технологий и средств шумозащиты энергетического оборудования.

4.2. Акустическое моделирование в задаче защиты от шума всасывания ГТУ

4.3. Конструкции шумоглушителей для ГТЭ-110, ГТЭ-65,.

Выводы:.

5. ИССЛЕДОВАНИЯ СРЕДСТВ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА И СОЗДАНИЕ УНИФИЦИРОВАННЫХ КОНСТРУКЦИЙ КВОУ ДЛЯ СТАЦИОНАРНЫХ ГТД.

5.1. Результаты исследований комби-системы фильтров компании EMW (Германия) для ВЗТ ГТЭ-65 на ТЭЦ-9 (ОАО «Мосэнерго).

5.2. Создание унифицированных 100 % готовности модулей для комплектации КВОУ.

5.3. Конструкции модулей для КВОУ ГТЭ-110 Ивановской ГРЭС.

5.4. Конструкции модулей для КВОУ ГТЭ-65 ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго».

5.5. Конструкции модулей для КВОУ ГТУ-20С ФГУП ММПП «Салют», поставка в Нигерию.

Выводы:.

6. АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ОТРАБОТКА И ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ВОЗДУХОЗАБОРНЫХ ТРАКТОВ.

6.1. Критерии аэродинамического совершенства ВЗТ и методика их определения.

6.2. Результаты аэродинамической отработки модели ВЗТ ГТЭ-110 Ивановской ГРЭС.

6.3. Результаты аэродинамической отработки модели ВЗТ ГТЭ-65 ТЭЦ

ОАО «Мосэнерго».

6.4. Математическое моделирование ВЗТ ГТЭ-110 Ивановской ГРЭС.

6.5. Расчетно-экспериментальное исследование и оптимизация геометрии входного патрубка осевого компрессора ГТУ, установки ГТЭ-110, с разработкой технических рекомендаций по снижению уровня потерь энергии, интенсивности нестационарных процессов и обеспечению заданной структуры потока на входе в компрессор.

6.5.1. Моделирование аэродинамических процессов, во входном патрубке осевого компрессора ГТЭ-110.

6.5.2. Экспериментальные исследования аэродинамических и пульсационных характеристик входного патрубка осевого компрессора.

6.5.3. Результаты экспериментальных исследований аэродинамических и энергетических характеристик модели входного патрубка с элементами стабилизирующими его работу.

6.5.4. Результаты расчетных оценок уровня потерь во входном патрубке осевого компрессора.

6.6. Методика и результаты расчета прочности ВЗТ.

Выводы:.

7. СОЗДАНИЕ ВЗТ СТАЦИОНАРНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ГТД И ПГУ

РАЗЛИЧНЫХ МОЩНОСТЕЙ.

7.1. Разработка общих технических требований к системам фильтрации воздуха для энергетических ГТУ и ПГУ.

7.2. ВЗТ МЭС-60 на ТЭЦ-28 (ОАО «Мосэнерго»).

7.3. ВЗТ ГТЭ-110 на Ивановской ГРЭС.

7.4. ВЗТ ГТЭ-65 на ТЭЦ-9 (ОАО «Мосэнерго»).

7.5. ВЗТ ГТУ-20С, ФГУП ММПП «Салют» (поставка в Нигерию).

7.6. Программа и методики пуско-наладочных испытаний.

Выводы:.

Перспективное направление развития энергетики связано с использованием в качестве привода генераторов тепловых электростанций газотурбинных и парогазовых установок [1].

Существенное влияние на работу ГТД оказывают климатические условия и качество циклового воздуха.

Цикловой воздух, поступающий в компрессоры ГТУ, содержит большое количество взвешенных в воздухе частиц с различными физико-химическими свойствами. Компрессор и газовая турбина по своей природе очень чувствительны к воздействию загрязняющих примесей, так как включают элементы, работающие в условиях высоких скоростей и давлений.

Условно территория России и СНГ, где могут быть установлены энергетические установки, делится на 5 зон (рис. 1), причем II, III и IV зоны — это зоны повышенной запыленности атмосферы.

В таблице 1 представлены регионы и энергетические объекты Российской Федерации, с установленными на них ПТУ, на которых осуществлен мониторинг атмосферной пыли с последующей оценкой среднегодовой концентрации по спектральным составляющим.

Концентрация составляющих атмосферной пыли приведены в таблице 2, из которой видно, что наибольшую концентрацию имеют окислы железа и кремния, пылевые частицы которых обладают значительными абразивными качествами.

Согласно исследованиям ресурс лопаточного аппарата ГТУ, расположенных в этих зонах, без использования надежных и эффективных обеспыливающих устройств, значительно ниже расчетного [2].

ГТУ требует большого расхода воздуха и в то же время она чрезвычайно чувствительна к потерям давления во входном и выхлопном трактах.

Известно, что потери давления во входном тракте 1000 Па (100 мм вод. ст.) снижают до 2 % мощность ГТУ [3].

Таблица 1

Регионы и энергетические объекты с ПГУ (мониторинг состава атмосферной пыли)

1975 г. Магнитогорск, №232, 594 (из атмосферы)

1979 г. 1980 г. Краснодарская ТЭЦ, №17, 18 (ГТ-100)

1984 г. Криворожсталь, №672 (улов пыли в бункере под циклоном ВОУ при естественном запылении)

1985 г. ТЭЦ-1, №362 (пыль с лопаток ИЖСП)

1985 г. ГРЭС-3, № 363 (с фильтров ГТ-100)

1985 г. Новопсков, №361 (с фильтра типа «В»)

1986 г. Симферопольская ТЭЦ, №802, 803, 804 (ф.1; 2; за ф. II яр.)

1986 г. 3-д «Камаз», №805, 806 (вход в торцевую диафрагму; с ФС ВУ)

1986 г. Череповец, №931, 932

1986 г. Липецк, №933, 934

1987 г. 3-д Петровский, №339

1987 г. Тулачермет, №340

1987 г. Электрогорск, №341

1987 г. Туркмения, г. Мары №490

1988 г. г. Яготин, №38

1988 г. Ивановская ГРЭС, №39

2006 г. Калининградская ТЭЦ, №9 (КВОУ)

1989 г. Новокузнецк, №653 (пыль с каркаса висциновых фильтров)

1989 г. Новокузнецк, №654 (пыль на крыше ВЗК у воздухозаборной трубы)

1989 г. Молдавская ГРЭС, №655 (пыль с фильтров КВОУ-ткань ФРИК-ПГ, ярус 1)

1989 г. Молдавская ГРЭС, №655 (пыль с фильтров КВОУ- ткань ФРИК-ПГ, ярус 2)

1991 г. Новотульский металлургический комбинат, №132 (из бункера циклона КВОУ К-3750)

Таблица 2

Состав атмосферной пыли на объектах РФ (объемное содержание а %)

Хим. состав пыли Магнитогорск Криворожск Завод Петровский Тулачер-мет Череповец Липецк Новокузнецк Новотульский мет. комбинат

1975 г. 1984 г. 1985 г. 1987 г. 1986 г. 1986 г. 1989 г. 1991 г.

232 594 672 362 363 339 340 931 932 933 934 653 654 132

8Ю2 12,0 17,2 14,4 7,7 27,2 7,7 16,4 14,8 12,2 17,7 19,6 14,1 7,8 7,4

Ре203 62,5 42,2 56,2 51,2 41,1 75,8 63,7 15,3 54,9 36,6 20,9 47,8 29,6 63,6

А1203 4,3 6,4 1,3 2,9 8,8 2,4 Сл. 3,6 2,4 2,4 3,6 2,0 2,5 Сл.

СаО 11,0 22,5 11,5 19,5 9,5 10,6 12,0 19,7 8,8 9,4 13,5 6,6 6,2 12,6

МёО 1,2 1,4 1,8 2,7 2,5 Сл. Сл. 2,9 2,7 1,8 1,9 3,3 4,2 1,5

СиО Сл. Сл. Сл. - - Сл Сл. Сл. Сл. Сл. Сл. - -

Иа20 0,4 - 0,5 0,8 1,2 0,4 0,4 0,6 0,3 0,6 0,8 0,5 0,3 Сл.

К20 0,4 - 0,4 0,8 1,4 0,2 0,3 0,6 0,3 0,8 1,0 0,5 0,2 0,3

БОз Сл. 1,3 1,8 14,4 8,7 2.1 2,5 5,7 2,1 6,8 5,7 2,4 0,6 со2 - 4,2 - - - - 11,0 3,6 3,4 5,9 1,1 0,7 w 0,4 1,4 - - - - 2,8 0,3 2,4 2,9 2,6 2,9 1,1

ППП 9,9 10,0 - - - - 23,1 11,4 18,4 23,7 23,0 50,0 10,3 с 4,6 н 0,4 р205 3,1

ППП - потери при прокаливании включают в себя органику и продукты разложения минеральных соединений

Хим. состав пыли Ново-псков Туркмения Мары Электро-горск Краснодарская ТЭЦ ГТ-100 г. Яготин Ивановская ГРЭС Симферопольская ТЭЦ «Камаз» г. Брежнев Калининградская ТЭЦ Молдавская ГРЭС

1985г. 1987г. 1987г 1979г 1980г. 1988г 1988г. 1986г. 1986г. 2006г. 1989г.

361 490 341 17 18 38 39 802 803 805 806 9 655 656

8Ю2 60,6 54,3 50,7 48,2 46,0 42,0 24,0 25,0 22,6 25,8 39,0 36,8 34,1 38,1

Ре203 12,2 8,2 11,9 6,8 6,0 6,8 6,9 6Д 10,1 10,6 14,6 21,3 21,7 15,5

А1203 14,7 13,7 15,5 10,6 10,3 9,7 6,1 6,9 5,2 5,7 8,1 5,6 8,4 9,2

СаО 3,8 12,1 9,7 4,7 6,5 4,2 15,2 21,9 13,3 4,3 5,9 8,2 5,0 5,5

1^0 1,6 4,5 2,9 4,7 6,5 2,9 2,4 2,0 1,8 2.4 2,0 8,2 6,5 1,7

СиО Сл. - Сл. - - - - - - - - - -

N320 1,3 1,3 0,8 1,2 1,4 0,8 1,1 1,1 2,4 0,8 1,1 1,1 0,9 1,0

К20 2,6 1,8 1,5 1,1 1,4 1,8 1,2 0,8 0,6 0,8 0,6 0,8 2,0 2,1

Б03 2,5 1,3 4,2 1,2 3,3 3,7 13,9 4,2 2,8 5,1 5,7 2,2 3,4 3,0

С02 - - - - - - 12,0 7,2 1,4 1,8 Отс. 1,0 0,9

W - - - - - 1,9 2,4 2,9 3,5 3,3 3,2 1,7 2,4 2,6 ппп - - - 24,8 25,0 28,4 27,5 31,4 41,1 44,5 22,8 22,2 19,7 21,0 с 13,5 н 2,2

О - чистого воздуха (0,1 мг/м3); 1 - слабой запыленности (0,5 мг/м3);

2 - повышенной запыленности (0,7 5 мг/м3); 3 - высокой запыленности (1,2 мг/м3);

4 - интенсивной запыленности (2,2 мг/м3)

Рис. 1 Зоны атмосферной запыленности воздуха (по средней концентрации):

Важным фактором, влияющим на характеристики ГТУ, является изменение температуры атмосферного воздуха, которая может изменяться в широком диапазоне, достигающим 60 °С.

При уменьшении температуры воздуха на 10 °С, при прочих равных условиях, мощность установки увеличивается на 9 % (относительных). Снижение мощности ГТУ при повышении температуры является их серьезным недостатком (до 30 % при I = 40 °С).

Результаты расчетов и специальных контрольных испытаний ряда ГТУ показали, что существуют продолжительные периоды, в течение которых из-за атмосферных факторов (температура, влажность) имеют место недовыработка мощности до 25 % и более, вследствие существенного снижения их термодинамической эффективности, а также реальная опасность обледенения элементов входного тракта и, соответственно, ухудшение работы агрегата вплоть до возникновения аварийной ситуации [2, 3, 4].

Время обеспечения номинальной мощности ГТУ не превышает 50.60 % для районов Средней Азии, Закавказья и Северного Кавказа, 70.80 % для районов черноземной и нечерноземной средней полосы, 85.90 % для северных и некоторых приморских районов.

Анализ эксплуатационных показателей отечественных и зарубежных ГТУ показывает значительное снижение технико-экономических показателей из-за загрязнения, эрозийного износа и коррозии проточной части. Снижение мощности и эффективности ГТУ обусловлено в основном ухудшением показателей работы компрессора [5, 6, 7].

Аэрозоли, присутствующие в цикловом воздухе, представляют собой полидисперсные системы с газообразной, твердой и жидкой фазами [8]. Для пыли одной из основных физических характеристик является гранулометрический состав или распределение частиц по размерам.

Важными характеристиками дисперсного материала являются также форма частиц и состояние их поверхности.

При анализе отобранной пыли можно определить следующие физико-химические характеристики атмосферной пыли, которые необходимо знать для решения проблем очистки:

- плотность диспергированного вещества и осажденных слоев пыли;

- влажность и гигроскопичность;

- химический состав, абразивность;

- адгезионные свойства, слипаемость, способность коагулировать, электропроводность;

- взрывоопасность и склонность к самовозгоранию.

Различные включения в цикловой воздух по-разному воздействуют на элементы газовоздушного тракта ГТУ. Одни включения приводят к абразивному износу и коррозии оборудования. Это снижает его механические и аэродинамические характеристики, а следовательно, надежность и долговечность, другие — к образованию отложений на лопатках, снижающих мощность и экономичность оборудования.

В диссертационной работе рассматриваются в основном действующие на энергетическое оборудование внешние пылевые включения, которые по характеру воздействия на проточную часть ГТУ можно условно разделить на четыре группы: эрозионно-опасные, коррозионно-опасные, налето-опасные и термо-опасные.

К эрозионно-опасным включениям относятся твердые частицы пыли с их диаметром более 15 мкм. Они опасны для осевых компрессоров ГТУ. Особенно интенсивный износ вызывают твердые кристаллические частицы минералов двуокиси кремния, силикатов, аммоносиликатов [7, 9, 10, 11].

К коррозионно-опасным включениям, вызывающим коррозию проточной части ГТУ, относятся химически агрессивные компоненты внешней среды, продукты сгорания некоторых топлив [12, 13, 14].

К налето-опасным включениям относятся мелкая атмосферная и промышленная пыль, соль испаряющейся воды, а также атмосферные осадки и капли, приводящие к обмерзанию воздухоприемного устройства и проточной части ГТУ [15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23].

К термоопасным включениям относятся как внутренние (масла, несгоревшие частицы топлива и масла из фильтров и подшипников), так и внешние органо-минеральные соединения, выветриваемые из почвы, которые при значительной концентрации в период повышенной запыленности могут сгорать в проточной части турбины [24].

Присутствие в цикловом воздухе абразивной пыли вызывает усиленную эрозию проточной части компрессора. Так как ГТУ расходуют в 4.6 раз больше воздуха, чем другие тепловые двигатели равной мощности, а также имеют элементы, работающие в условиях их обтекания потоком рабочего тела с большими скоростями, они наиболее чувствительны к воздействию даже незначительных количеств вышеуказанных включений. Практика эксплуатации стационарных ГТУ в условиях сильной запыленности показала, что абразивный износ компрессоров не вызывает до некоторых пор значительного снижения мощности, но уменьшает надежность и долговечность установки, а также время безотказной работы. Повышенная концентрация абразивных включений быстро приводит к аварийным ситуациям [11, 13, 14].

Коррозия деталей компрессора может быть вызвана (при отсутствии специальных антикоррозионных покрытий) увлажненными отложениями морских солей и других коррозионно-активных веществ, попадающих в компрессор с воздухом, для транспортных морских и энергетических ГТУ, установленных вблизи моря [25].

К основным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия металлургической, энергетической и химической промышленности. Агрессивные вещества попадают в компрессор также вместе с пылью.

Коррозия компрессора проявляется в повреждении поверхности дисков компрессора и в язвенной коррозии лопаток. Язвы могут служить концентраторами напряжения, приводя к снижению усталостной прочности лопаток. Усложнение и возникновение новых технологических процессов изготовления деталей ГТУ привели к появлению новых коррозионно-активных веществ, среди которых новые газообразные соединения, аэрозоли тяжелых и редких металлов, новые синтетические соединения и т.д. [26, 27].

К наиболее важным и серьезным проблемам, связанным с недостаточной фильтрацией воздуха, относится высокотемпературная сульфидно-оксидная коррозия лопаток турбин ГТУ. Сульфидно-оксидная коррозия лопаток газовых турбин и, прежде всего их 1-й ступени, стала отчетливо проявляться и активно влиять на работоспособность турбоагрегатов с середины 60-х годов. Вызвано это рядом факторов, среди которых главными являются: расширение сфер применения газовых турбин, использование в них низкосортных видов топлива, повышение начальной температуры газов и увеличение ресурса лопаток [28].

Жидкое топливо является основным источником серы и щелочных металлов - главных коррозионных агентов, попадающих с газовым потоком в турбину. К числу других примесей жидкого топлива, способствующих интенсивной коррозии лопаток относятся соединения ванадия, хлора, свинца и углерода. Природный газ, используемый как топливо в газовых турбинах, может содержать серу в виде сероводорода и меркаптановых соединений в довольно больших количествах. Например, объемное содержание сероводорода в природном газе оренбургского месторождения 1,5.4,5 % [29]. Природный газ может быть загрязнен также газовым конденсатом, в состав которого входят соединения серы и щелочных металлов.

Соединения, вызывающие сульфидно-оксидную коррозию или способствующие ее развитию, могут попадать в проточную часть турбины не только как продукты сгорания топлива, но и вместе с воздухом, поступающим в воздухозаборные тракты, а затем в компрессоры и далее в камеру сгорания и турбину. Одним из наиболее агрессивных соединений, попадающих с воздухом в проточную часть ГТУ, является хлорид натрия (при эксплуатации в приморских районах). Коррозионно-агрессивные примеси, содержащие сульфат и хлорид натрия, могут попадать в проточную часть ГТУ вместе с воздухом в виде пыли, особенно, если ГТУ эксплуатируется в районах с засоленной почвой (солончаковые пустыни и полупустыни). Усиление коррозии лопаток турбин [30] наблюдается также, если рядом с ГТУ расположены предприятия с интенсивными выбросами в атмосферу, скопления минеральных удобрений, магистрали с автомобильным движением и т. д.

Наиболее важным явлением при недостаточной фильтрации воздуха является попадание в ГТУ веществ, которые, соединяясь с серой или (и) кислородом в процессе горения, образуют отложения на элементах газового тракта: камерах сгорания, переходных патрубках, лопатках турбины. К таким веществам относятся, прежде всего, соединения натрия, калия, ванадия, хлора и свинца. Эти соединения разрушают защитный слой на металлических деталях газового тракта ГТУ, что приводит к резкому увеличению их скорости коррозии. Исследования показали, что содержание в воздухе натрия, калия, ванадия и свинца колеблется от 0,00003 до 0,001 % (по массе). Частицы пыли, содержащие коррозионно-активные металлы, обычно лежат в диапазоне малых размеров, причем удельная их концентрация увеличивается с уменьшением размеров частиц [26]. Анализы, проведенные на летучей золе при помощи масс-спектрометрии, показали, что на поверхности частиц золы массовые концентрации натрия достигают 19,7 мг/г, серы — 7,1 мг/г, свинца — 620 мг/г, хрома-380 мг/г [28, 31,32, 33].

Одним из главных факторов, влияющих на занос проточной части, является скорость взвешенных в потоке частиц. С увеличением скорости потока количество частиц, оседающих на поверхности, пропорционально скорости в первой степени, тогда как эродирующее действие частиц пропорционально примерно кубу скорости.

Большое влияние на величину отложений имеет и размер частиц. Исследования показывают, что осаждаются преимущественно мелкие частицы, но в определенном диапазоне их размеров. Определяющим фактором образования отложений в компрессоре является столкновение аэрозольной частицы с лопаткой [15, 34].

Образование отложений на поверхностях лопаток объясняется действием турбулентной диффузии с одновременной коагуляцией частиц. Отмечается, что в межлопаточном канале происходит интенсивная коагуляция мелких частиц в зонах, турбулизованных лопаткой (выпуклой поверхностью лопатки у входной кромки). В местах срыва потока, где возникают вихри, мелкие частицы попадают на поверхность и образуют отложения (крупные частицы вследствие инерции при резких поворотах линий тока не следуют за ними).

Кроме того, мелкие частицы более подвержены воздействию электрических и магнитных полей, взаимодействию молекулярных сил и силам термофореза [16, 17].

Отложения могут быть как плотные, так и рыхлые. Плотные налеты образуются при спекании частиц. Налет имеет обычно красно-коричневый или темно-коричневый цвет. Рыхлые сыпучие отложения представляют собой тонкодисперсную (менее 5 мкм) пыль характерного оранжево-коричневого цвета.

Интенсивность и величина отложений зависит от наличия жидкой фазы на частицах пыли. Наличие влаги обусловлено тем, что по мере прохождения воздушным потоком воздухозаборного тракта (ВЗТ), включающего КВОУ, глушитель, воздуховод и входного патрубка компрессора перед ВНА разрежение достигает 2000.5000 Н/м , что приводит к увеличению влажности воздуха.

Частицы, содержащие жидкую фазу, после столкновения с лопаткой прилипают к ее поверхности и теряют влагу. Отложения увеличиваются при наличии в атмосфере дымовых газов, содержащих смолы, а также при попадании в проточную часть компрессора ГТД капельного масла через неплотности опорных подшипников. Загрязнение лопаток компрессора обычно вызывается липким материалом, таким как промышленная пыль и сажа, либо прилипанием материала вследствие наличия на лопатках пленочной адгезии. Отдельные частицы вещества, которые обычно вызывают загрязнение компрессора, имеют средний диаметр приблизительно 0,6 мкм.

Для реализации мероприятий по защите элементов проточной части ГТУ от воздействия внешних инородных включений необходимо иметь статистические данные по начальной и остаточной запыленностям воздуха. Защита энергооборудования должна базироваться на обоснованных значениях допускаемой остаточной запыленности воздуха.

Рекомендуемые в [35] значения остаточной среднегодовой запыленности о составляют не более 0,3 мг/м , в том числе с концентрацией пыли с размером частиц более 20 мкм — не выше 0,03 мг/м .

В общем случае, остаточная запыленность циклового воздуха должна быть такой, чтобы при длительной работе оборудования обеспечить расчетную мощность, КПД и надежность работы установки при допускаемом (оптимальном) гидравлическом сопротивлении во входном тракте [36, 37, 38, 39, 40,41,].

Весьма важным фактором, оказывающим существенное влияние на выбор места забора воздуха, является распределение пыли по высоте. Из анализа приведённых на рис. 2 кривых следует, что установка воздухозабора газотурбинного двигателя ниже 10.12м нецелесообразна из-за резкого увеличения концентрации пыли в воздухе.

1- теоретическая кривая для типичных песчаных пустынь;

2- теоретическая кривая для галечниково-щебнистых пустынь;

3- теоретическая кривая для солончаково-такыровых пустынь;

4- теоретическая кривая для зоны оазисов и долин рек;

5- теоретическая кривая для зоны степей и лесостепей;

6- теоретическая кривая для зоны лесотундры.

Рис. 2 Распределение пыли по высоте Обледенение на входе в ГТУ имеет место при определенных температурах (от + 8 до - 16 °С) и относительной влажности (от 70 до 100 %) воздуха на входе, водности (или массы капельной влаги в единице объема воздуха) и дисперсности этих капель. Совокупность указанных условий следует рассматривать как вероятностную характеристику опасности обледенения. Если каждый из параметров находится в диапазоне указанных опасных для надежности работы ГТУ значений, то вероятность обледенения элементов ВЗТ или ВНА компрессора близка к 100 %. Но эта опасность существует, если даже один из них или два выходят из заданных интервалов.

Из термодинамических параметров состояния температура является одним из решающих факторов обледенения, так как определяет степень вероятности возникновения льда и по литературным данным, при прочих равных условиях - структуру отложений и силу сцепления с поверхностью. Практический и теоретический интерес представляет интервал значений температур, при котором возможно обледенение.

Установлено, что в стационарных ГТУ при значениях относительной влажности ф > 80 % возможно образование капель жидкости, обусловленное гетерогенной конденсацией водяного пара на так называемых ядрах конденсации в условиях повышенной относительной влажности воздуха.

Конденсация на ядрах конденсации определяется аэрозольностью воздуха и зависит от мест расположения ГТУ, то есть природных условий местности, высоты над уровнем моря и метеорологических факторов.

Наравне с температурой и влажностью важным фактором процесса льдообразования является водность воздуха, которая характеризуется количеством воды в жидком или твердом состоянии (снег) на единицу объема. В зависимости от фазового состояния воды различают кристаллическую и капельную водность.

Качественная картина отложений льда на элементах ВЗК, на поверхностях лопаток ВНА, первых ступенях компрессора, а также последствия этого явления описаны в работах [42, 43, 44, 45, 66, 85, 95].

Увеличение мощности и производительности ГТУ осуществляется в настоящее время в основном за счет роста рабочих параметров и увеличения динамических нагрузок на элементы газовоздушного тракта, что вызывает значительное звукоизлучение в широком диапазоне частот [46, 47, 48, 49].

Газотурбинные установки являются одними из самых мощных источников шума. В свою очередь в ГТУ интенсивным источником шума является ВЗТ (шум излучается в окружающую среду), а также корпусные элементы, включая камеру сгорания (шум излучается в машинный зал) [50, 51].

Источником шума ГТУ является также компрессор, создающий интенсивный аэродинамический шум, который распространяется по тракту всасывания через КВОУ в атмосферу. Уровни звукового давления при незащищенном всасывании осевых компрессоров мощных ГТУ нередко превышают 140 дБ в области высоких частот, что находится выше порога болевых ощущений для человеческого уха, поэтому работа таких ГТУ без применения эффективных средств снижения шума практически невозможна.

Анализ работы КВОУ и акустических характеристик компрессорного оборудования показывает целесообразность проведения работ и внедрения мероприятий по повышению устойчивости проточной части компрессоров ГТУ к воздействию атмосферных факторов и снижению шума в них. К этим мероприятиям относятся: отработка специальных аэродинамических форм лопаток, упрочнение их поверхностей, замена материала (на первых двух ступенях) для снижения шума, применение поворотных лопаток, очистка проточной части компрессора ГТУ моющими средствами и т.д. [52]

Следовательно, воздухоподготовка как внешний метод защиты от воздействия атмосферных факторов должна сочетаться с внутренними методами защиты. Соответственно, борьба с шумом оборудования путем установки глушителей, кожухов, вибродемпфирующих покрытий (пассивный способ) должна сочетаться с мероприятиями по уменьшению шума в источнике, т.е. изменением (увеличением) аксиальных и радиальных зазоров в проточной части, изменением соотношения числа лопаток в направляющих и рабочих ступенях, заменой материалов лопаток компрессора и др. (активный способ).

Для качественной подготовки воздуха должны учитываться как конструктивные особенности агрегата (схема ГТУ, использование сверхзвуковых ступеней с титановыми сплавами и др.), так и среднегодовые параметры, характеризующие воздушную среду и условия, которые зависят от района и места расположения установок, а именно: температура наружного воздуха, относительная влажность, среднегодовая и максимально возможная концентрации пыли, ее физико-химические свойства (фракционный и минералогический составы), возможность возникновения снежных заносов, обледенения, хладоломкости и др.

Рассмотренный комплекс проблем, связанных с влиянием эксплуатационных факторов на работу энергетических ГТУ и ПГУ, определяющих их надежность и экономичность, а также отсутствие в практике проектирования ВЗТ обобщенных методов их многофакторного учета свидетельствуют об актуальности выбранной темы исследования.

Целью диссертационной работы является: создание новых и совершенствование существующих методов, методик расчета и средств подготовки циклового воздуха и шумозащитных конструкций воздухозаборных трактов стационарных энергетических газотурбинных установок и ПГУ большой мощности.

В комплекс исследований для достижения поставленной цели входит:

- анализ и систематизация существующих методов подготовки циклового воздуха и шумоглушения;

- обобщение отечественного и зарубежного опыта проектирования и эксплуатации воздухоочистительных и шумозащитных конструкций;

- создание стендов и экспериментальных моделей для аэродинамической отработки блоков ВЗТ и исследования фильтрующих элементов соответствующих для определенных климатических и территориальных условий;

- изучение аэродинамики движения воздуха в элементах ВЗТ с их аэродинамической отработкой на экспериментальных установках, определение влияния режимных и конструктивных параметров элементов ВЗТ на эффективность очистки, подогрева (охлаждения) воздуха, шумоглушения, а также совершенствование методик расчета;

- сопоставление расчетных исследований с исследованиями на моделях и промышленными испытаниями;

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

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

- разработка научно-технических рекомендаций по созданию новых ВЗТ ГТУ и ПГУ, отвечающих требованиям нормативной документации и техническим условиям на поставку основного оборудования, и технико-экономическим обоснованием.

Представленная диссертационная работа обобщает многолетний опыт работы автора в области разработки, исследования и внедрения ВЗТ ГТУ и ПГУ. В рамках диссертации на защиту выносится: • Технические требования, концепция создания, тип основных элементов, их конструктивный профиль для современных ВЗТ, обеспечивающих высокую эффективность, надежность и экологическую безопасность мощных энергетических ГТУ в зависимости от климатических условий их эксплуатации, режимов работы, физических и химических свойств и концентрации пыли при работе ПГУ.

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

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

• Методика расчета и проектирования шумогасящих систем в ВЗТ.

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

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

• Методика создания и конструкция противообледенительной системы ВЗТ.

Использование указанных результатов позволяет предложить технические требования к элементам ВЗТ энергетических ГТУ, концепцию создания, тип основных элементов, их конструктивный профиль, которые могут быть использованы при создании ВЗТ современных и перспективных энергетических ГТУ мощных ПТУ. При этом обеспечивается высокая эффективность, надежность и экологическая безопасность ГТУ с учетом места установки, климатических условий и режимов эксплуатации, физико-химических свойств и концентрации пыли.

Система охлаждения циклового воздуха способствует повышению эффективности ГТУ при ее работе в условиях высоких температур воздуха, а противообледенительная система - повышению надежности.

Приоритетная конструкция нового модуля ВЗТ, позволяющая реализовать в одном устройстве подогрев воздуха, его очистку и влагоудаление способствует оптимизации конструкции ВЗТ и снижает его металлоемкость. Диссертационная работа выполнялась в ОАО «НПО ЦКТИ».

8. Основные результаты и выводы по работе

1. Выполнен комплекс НИР с целью создания новых и совершенствования существующих методов, методик расчета и проектирования высокоэффективных воздухозаборных трактов газотурбинных и парогазовых установок, что позволяет заместить поставки по импорту оборудования данного типа. На основе результатов НИР создано новое поколение отечественного оборудования для высокоэффективных ВЗТ ПГУ в диапазоне мощностей 20. 110 МВт.

2. Выполнен комплекс расчетных и экспериментальных исследований энергетических процессов, имеющих место при движении воздуха в элементах воздухозаборного тракта ГТУ ТЭЦ, с получением обобщенных зависимостей и критериев эффективности, учитывающих эксплуатационные факторы, конструктивные особенности ВЗТ, технические характеристики фильтрующих элементов, режимы работы энергетической установки.

3. Разработана концепция и структурная функциональная схема ВЗТ на основе комплексных экспериментальных исследований с учетом региональных особенностей места установки ГТУ, концентрации и минералогического состава пыли, процентного содержания в пыли химически активных веществ.

4. Создан метод проектирования ВЗТ, на основе решения комплексной оптимизационной задачи минимизации (до 1000 Па) уровня потерь давления, обеспечения требуемого уровня очистки воздуха, оптимальных акустических характеристик и характеристик надежности.

5. Получены результаты исследования фильтрующих свойств и аэродинамических потерь на фильтрующих блоках, позволившие разработать методы создания высокоэффективных фильтрующих блоков для ВЗТ мощных ГТ и ПГУ с межремонтным периодом 16 000 час.

6. Впервые получены результаты исследования влияния содержания в воздухе паров жидкости типа антилед на работу фильтрующих элементов в зимний период времени и предложены решения, позволившие обеспечить надежную работу ВЗТ для указанных условий. Получены результаты стендовых и натурных аэродинамических исследований, позволяющие обеспечить аэродинамическую оптимизацию всего ВЗТ с получением потерь давления на входе в газотурбинный двигатель менее 1000 Па.

7. Разработана теоретическая концепция снижения уровня шума в ВЗТ, методика оценки акустического состояния системы, технология проектирования элементов акустической защиты, позволяющая повысить экологическую безопасность ГТУ и ПГУ в целом. Предложены конструкции элементов акустической защиты для проектируемых ПГУ, обеспечивающих уровень шума < 80 дБА.

8. Впервые разработаны методики проектирования и изготовления конструкций, позволяющих исключить обледенение при температуре атмосферного воздуха + 8.- 16 °С как фильтрующих элементов, так и лопаток входного направляющего аппарата компрессора ГТУ для противообледенительных систем высокого и низкого давления.

9. Получены результаты исследований и разработаны основные конструктивные элементы устройств для распыления до 20 мкм влаги в ВЗТ с целью получения дополнительной мощности ГТ при повышенной температуре атмосферного воздуха.

10. Разработаны принципы создания модульных конструкций ВЗТ, обеспечивающих повышенную ремонтопригодность и сокращение сроков монтажа на площадке.

11. Разработаны и внедрены технические требования к ВЗТ и его элементам для энергетических ГТУ и ПГУ.

12. Результаты исследований были успешно внедрены при создании и освоении в эксплуатации ВЗТ ПГУ МЭС-60 на ТЭЦ-28 Мосэнерго, ГТЭ-110 на Ивановских ПГУ 1-й и 2-й очереди, ГРЭС-24, ГТУ-20С на ТЭЦ в Нигерии, ГТД Д-30 на «ПГЗ-СУАЛ», ГТЭ-65 на ТЭЦ-9 Мосэнерго.

1. Энциклопедия «Машиностроение» т. 1.-18, кн.2. М. «Машиностроение», 2009 (в печати).

2. Михайлов Е.И., Резник В.А., Кринский A.A. Комплексные воздухоочистительные устройства для энергетических установок. JL: Машиностроение, 1978.

3. Безлепкин В.П. Парогазовые установки со сбросом газов в котел. JL: Машиностроение, 1984.

4. Морозов Б.И., Щуровский В.А., Коржеев В.К. О причинах снижения мощности газотурбинных агрегатов в процессе эксплуатации. Транспорт и хранение газа, 1971, №10.

5. Кашина В.И., Стешенко В.Н. Защита от пыли оборудования компрессорных станций. Л.: Недра, 1971.

6. Щуровский В.А. Исследование эксплуатационных характеристик газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом на компрессорных станциях магистральных газопроводов. Диссертация на соискание ученой степени канд. технических наук. М., 1972.

7. Шальман Ю.И. Износ и изменение параметров осевой и центробежной ступеней компрессора при работе на запыленном воздухе. Вертолетные газотурбинные двигатели. М.: Машиностроение, 1966.

8. Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов. Л.: Химия, 1987.

9. Алферов Н.С. Ударная эрозия рабочих лопаток газовой турбины на твердом топливе. Автореф. дис. канд. техн. наук. Л., 1952.

10. Wooel С. Erosion of Metals by the High Speed Impact of Dust Particles Institute of Environmental Stenos Annual Technical Meeting Proceedings. San Diego, 1966, Mt. Prospect.

11. Олисевич K.B. Износ элементов газовых турбин при работе на твердом топливе. М.-Л.: Машгиз, 1959.

12. Ольховский Г.Г. Энергетические газотурбинные установки. М.: Энергоатомиздат, 1985.

13. Алексеев А.В., Михайлов Е.И., Юдин С.И., Зайцев П.В. Очистка циклового воздуха ГТУ в районах с повышенной запыленностью. Газовая промышленность, 1971, №7.

14. Carameros А.Н. Inspection, Overhaul and Repair of Gas Turbine in Natural Gas Pipeline Servise «Gas Turbine Engineering Handbook», 1966.

15. Рослик Я.Ф. О целесообразности фильтрации воздуха на входе в компрессор ГТУ. Тр. ЦНИИМФ, 1967, №81.

16. Ольховский Г.Г., Сквирский И.Н., Рагин Э.В. Исследования загрязнений компрессоров ГТУ мощностью 25 МВт. Теплоэнергетика, 1970, №11.

17. Бумарсков А.О., Корж JI.H. Ковда В.Т. и др. Влияние загрязнения облопачивания осевых компрессоров ГТУ на их газодинамические характеристики. Энергомашиностроение, 1976, № 3

18. М. Wellaner. Fouling of Axial flow Compressors Sulger Technical Rerriew, 1965, № 2.

19. H. Sehute Luftfilteraulagen fur Gasturbinen und Verelichter-Industrir Anreiger, 96 Ig, №2V, 1974.

20. Y.R. Patterson Gas turbine Culet Air Treatment Materials of General Electric. ESOA-7402, 1974.

21. Материалы межведомственных испытаний ВОУ ГПА-Ц-6,3 на Красноармейской КС. М.: Мингазпром, 1976.

22. Урванцев А.А. Газовая эрозия металлов. М.: Машгиз, 1962.

23. Багерман А.З., Гольдберг Ф.Н., Тимофеев В.В. Определение характеристик ГТД и его элементов при солевом заносе проточной части на ранних стадиях проектирования. Сб. «Вопросы судостроения», сер. Судовые ЭУ, вып. 10, 1975.

24. Felix P.C., Strittmatter W., Auswirkungen von huffverunreinigungen auf den Gasturbinenbetrieb "BWK", 1979, 31 №12.

25. Розенфельд И.Л. Атмосферная коррозия металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1960.

26. Никитин В.И. Коррозия и защита лопаток газовых турбин. JL: Машиностроение, 1987.

27. Везирова В.Р. Промысловые испытания ингибитора ВНИИГАЗ на Оренбургском газоконденсатном месторождении. Труды Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института по подготовке, транспортировке и переработке природного газа. №4. М., 1977.

28. Ртищев В.В., Кривоносова В.В., Сундуков Ю.М., Михайлов В.Е., Золотогоров М.С. Охлаждаемые лопатки турбины энергетической газотурбинной установки ГТЭ-65. // Электрические станции, 2009, № 10, с. 2-7.

29. Ольховский Г.Г. Газовые турбины в советской энергетике. Теплоэнергетика, 1981, №8.

30. Никитин В.И., Комисарова И.П., Мовчан Б.А. Высокотемпературная коррозия и применение покрытий для защиты лопаточного аппарата ГТУ. Энергомашиностроение, 19 81, №9.

31. Карпов E.H., Тарасевич И.И., Мотрий H.H. Обобщение результатов причин высокотемпературной газовой коррозии. Надежность и долговечность авиационных газотурбинных двигателей. Киев, 1979.

32. Рослик Я.Ф. Исследование влияния заноса проточной части компрессора на его характеристику. Тр. ЦНИИМФ, вып. 183. М.: Транспорт, 1974.

33. ГОСТ 29328. Установки газотурбинные для привода генераторов. Общие технические условия.

34. Широков H.A., Дымшиц Г.И., Шамрук Г.А. Очистка проточной части осевого компрессора ГТУ от загрязнений. Экспресс-информация по эксплуатации газопроводов, 1963, №3 (17).

35. Щуровский В.А., Левыкин А.П. Загрязнение и очистка проточных частей компрессоров газотурбинных установок. М.: ВНИИЭгазпром, сер. Транспорт и хранение газа, 1986, вып. 11.

36. Гофлин А.П., Иванов В.А., Гольберг Ф.И. Влияние загрязнения проточной части осевых компрессоров на запас устойчивой работы. Энергомашиностроение, 1981, №6.

37. Потери в ГТУ вследствие загрязнения лопаток. Журнал Фирмы Броун-Бовери, 1980, №12, т. 67.

38. Бумарсков А.О. Влияние загрязнения облопачивания осевых компрессоров ГТУ на их газодинамические характеристики. М.: НИИинформтяжмаш, сер. Энергетическое оборудование, 1972, 3-72-12.

39. Слободянюк Л.И., Пономарев A.A. К оценке влияния отложений на работу компрессора ГТУ. М.: Изв. вузов, сер. Энергетика, 1971, №3.

40. Митин Б.М., Рыбаков В.М., Смирнов Л.П. Расчет теплоотвода от некоторых элементов входа ГТД, защищаемых от обледенения. ЦИАМ, 1974.

41. Keenan LH. Thermodynamika. MIT Press Camdridge Mass, 1970.

42. An ASME publication Gas Turbine Icing and Cold Weather Pipeline. Operation.

43. Romeyke N. Soff H. Vereisung an Gasturbinen-Verdichtern und die betrieblichen Auswirkungen-VGB Kraftwerkstuhn. 1982, Bd, 62 №7.

44. Зинченко В.И., Григорьян Ф.Е. Шум судовых газотурбинных установок. Л.: Судостроение, 1969.

45. Клюкин И.И. Борьба с шумом и звуковой вибрацией на судах. Л.: Судостроение, 1971.

46. Погодин A.C. Шумоглушащие устройства. М.: Машиностроение,1973.

47. Газотурбинные установки. Справочное пособие. Конструкции и расчет. JL: Машиностроение, 1978.

48. Михайлов Е.И. Воздухоочистительные устройства для ГТУ. Л.: ЦКТИ, 1969.

49. Лебедев A.C., Симин Н.О., Михайлов В.Е., Гусев В.Н. Стендовые ипытания ответственных узлов головного образца газотурбинной установки ГТЭ-65. Электрические станции, № 10, 2008 г. С. 4 11.

50. Сарбучев О.Д. Исследование универсальных характеристик ступеней корабельных газовых турбин в широком диапазоне изменения нагрузки и числа оборотов. В/ч 27177, диссертация, инв. № 11834, 1970, 239 л., секретно.

51. Зотиков Г.И. Методика расчета судовых ГТУ при частичных нагрузках. Труды НТО Судпрома, т. VIII, вып. 1. Л.: Судпромгиз, 1958.

52. Дорофеев В.М. и др. Термодинамический расчёт газотурбинных силовых установок. М., Машиностроение, 1973.

53. Михайлов В.Е. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. 1 ЦНИИ МО РФ, 1996.

54. Обледенение газовых турбин в холодный период эксплуатации газопроводов. ASME, 1961.

55. Киндл Ф.Х. Эксплуатация газовых турбин в арктических условиях. -GF, 1972, GSOA- 6 72.

56. Михайлов В.Е. Предотвращение обледенения элементов воздухозаборного тракта ГТУ энергетических ПГУ. // «Известия вузов. Проблемы энергетики». Казань, 2009, № 9-10, с. 3-12.

57. Курганский В.М., Ичелко И.Г. Метеорологические условия обледенения самолетов. JI.: Гидрометиздат, 1947.

58. Хрчиан А.Х. Физика атмосферы. Т1, 2. JL: Гидрометеоиздат, 1978.

59. Тесленко А.И. Обледенение авиационных газотурбинных двигателей. М.: Воеиздат, 1961.

60. Датнов А.Г. Обледенение самолетов на земле и борьба с ним. М.: Воениздат, 1962.

61. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1973.

62. Мещерякова Т.П. Проектирование системы защиты самолетов и вертолетов. М.: машиностроение, 1977.

63. Chappell М. S. and Grabe W. Icing Problems an Stationary Gas Turbine Power Plants Proceedings of the Eleventh National Conference on Environmental Effects on Aircraft and Propulsion Systems. Trenton. New Jersey. 21/22, 1974.

64. Ковалевский M.M. Стационарные ГТУ открытого цикла. M.: Машиностроение, 1979.

65. Шишкин Н.С. Облака, осадки и грозовое электричество. М.: Гостехтеориздат, 1954.

66. Юнге X. Химический состав и радиоактивность атмосферы. М.: Мир,1965.

67. Мазин И.П. Физические основы обледенения самолетов. М.: Гидрометеоиздат, 1957.

68. Боровиков A.M. Физика облаков. М.: Гидрометеоиздат, 1971.

69. Мейсон Б.Д. Физика облаков. М.: Гидрометеоиздат, 1981.

70. Ленгмюр И. Физика образования осадков. М.: Издательство иностранной литературы, 1951.

71. Рослик Я.Ф. Канд. дис. ЦНИИ МФ. Л., 1968.

72. Михайленко А.Е. Канд. дис. ЛПИ. Л., 1974.

73. Михайлов Е.И. Воздушные фильтры для газотурбинных установок в СССР и за рубежом. М.: НИИинформтяжмаш, 1970.

74. Петрянов И.В. и др. Волокнистые фильтрующие материалы. ФП. М.: Знание, 1968.

75. Селезнев К.П., Подобуев A.B., Анисимов В.Г. Теория и расчет турбокомпрессоров. М., «Машиностроение», 1968.

76. Порлейдерер К. Лопаточные машины для жидкостей и газов. М.: «Машиностроение», 1971.

77. Dietrick Н. Filternde Entstauber und ihre technische Anwendung. Umwelt 1. 1979, №26

78. Влияние обледенения на динамическую надежность лопаточного аппарата осевого компрессора ГТК-10. Отчет ЦКТИ № 046/0-8144. Л., 1974 г.

79. Ботвинов В.П., Киор Г.П., Густи И.П., Смоков Т.И., Сиварт A.A., Юрасов A.M. Опыт освоения головного парогазового блока мощностью 250 МВт. Теплоэнергетика, 1984, №10.

80. Трунов O.K. Обледенение самолетов и средства борьбы с ним. М.: Машиностроение, 1965.

81. Михалев В.П., Зайцев Ю.А. Возникновение помпажа осевых компрессоров газотурбинных установок в условиях обледенения. Газовая промышленность, 1966, №9.

82. Тенишев Р.Х. и др. Противобледенительные системы летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1967.

83. Усовершенствование КВОУ газовых турбин с целью снижения веса, сопротивления, шума, обледенения. Отчет ЦКТИ, Е.И. Михайлов. Л., 1982.

84. Albone Т. Gas Turbine icing in Cold Weather Pipeline Operation International Pipeline Eng Co ASME paper 73-GT-61. Toronto, 1974.

85. Kaufman R.E. Salt Water aerosol Separator Development. Contributed at the Gas Turbine Conference and Products show, Washington, 1965.

86. Кузнецов А.Л., Кузнецов Л.А. Борьба с обледенением стационарных газотурбинных установок. Л.: Недра, 1980.

87. Горячев В.Д., Михайлов Е.И., Пряхина В.К., Седова С.А. Моделирование аэродинамических и тепловых процессов в системах воздухоподготовки ГТУ. И.Л. №255-79. Калининский межотраслевой территориальный центр информации и пропаганды, 1979.

88. Горячев В.Д., Фомичев A.B., Михайлов Е.И. Моделирование процесса смешения в блоке подогрева воздухоочистительного устройства ГТУ. Гидравлика русловых потоков. Сб. науч. трудов. Калининский государственный университет. 1986.

89. Алексеев A.B., Зайцев П.В., Михайлов Е.И., Давыдкин О.В., Богатырев И.П., Фахреев Р.Р., Куренков Н.Е. Испарительное охлаждение воздуха ГТУ. Газовая промышленность, №1. М.: Недра, 1974.

90. Нестеренко A.B. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. М.: Высшая школа, 1965.

91. Цыганков A.C. Расчеты судовых теплообменник аппаратов. Справочное пособие. Л.: Судпром, 1956.

92. Hufnagel S. Veseisungsgefahs an Jlugqengen bei Temperaturan über dem Gefrierpunkt Wehrtchnik H. 11, 1970.

93. Ковалевский M.M. Стационарные ГТУ открытого цикла. M.: машиностроение, 1979.

94. Домницкий В.M., Михаленко Ю.Г., Постраш Л.М. Защита газовых турбин от обледенения важный фактор экономии топлива. Тр. ЦКТИ, 1981, вып. 188.

95. Мехаленко Ю.Г., Постраш Л.М. и др. Сигнализатор обледенения газовых турбин. Газовая промышленность, реф. инфор., сер. Транспорт и хранение газа, 1980, №1.

96. Талиев В.Н. Аэродинамика вентиляции. М. Госстройиздат 1954. 288с.

97. ЮО.Идельчик И.Е. Аэродинамика промышленных аппаратов (подвод, отвод и равномерная раздача потока). М.-Л. Энергия, 1964. 288 с.

98. Смеситель воздуха котла П-62. Отработка конструкции и исследование. Подольск, ЗИО. 1974

99. Испытания смесителей воздуха на входе в воздухоподогреватель головного котла П-57Р Экибастузской ГРЭС-2. 3-00596. Подольск, 1992.

100. Справочник проектировщика. Защита от шума. Под ред. д-ра техн. наук Е.Я. Юдина. М.: «Стройиздат» 1974 г.

101. Weismantel G.E., February 1998, "Isothermal Cooling Recovers Lost Power", Power Engineering.

102. Stewart W.E., 1999, "Design Guide: Combustion Turbine Inlet Air Cooling Systems", ASH-RAE Publications.

103. Tanaka K. and Usiyama I., 1970, "Thermodynamic Performance Analysis of Gas Turbine Power Plants with Intercoolers", Bulletin of the JSME, 13 (64).

104. Tatge R.B., 1980, "Gas Turbine Inlet Air Treatment, "GE Publication GER-2490.

105. Utamura M., Ishikawa A., Nishimura Y. and Ando N., 1966, "Economics of Gas Turbine Inlet Air Cooling System for Power Enhancement", International Gas Turbine and Aeroengine Congress, Birmingham, United Kingdom, ASME Paper No: 96-GT-515.

106. Johnson R.S., 1988, "The Theory and Operation of Evaporative Coolers for Industrial Gas Turbine Installations", International Gas Turbine and Aeroengine Congress, Amsterdam, The Netherlands, ASME Paper No: 88-GT-41.

107. Sexton M.R., Urbach H.B. and Knauss D.T., 1998, "Evaporative Compressor Cooling for Nox Suppression and Enhanced Perfomance for Naval Gas

108. Turbine Propulsion Plants", International Gas Turbine and Aeroengine Congress, Stockholm, ASME Paper No: 98-GT-332.

109. Stambler I., May 1997, "Spray Cooling Inlet and Compressor Flow Increases Hot Day Plant Rating", GTW.

110. Tabakoff W., Kaushik S., and Lakshminarasimha A.N., 1990, "Performance Improvement of an Eroded Axial Flow Compressor Using Water Injection", AIAA Twenty-Sixth Joint Propulsion Conference, Orlando, Florida, AIAA 90-2016.

111. Беркович A.JI. Впрыск воды в центробежный нагнетатель установки ГТТ-3. Черкассы, отд. НИИТЭХИМ. 1986. Деп. №890 XII 85. С. 27.

112. Беркович А.Л., Немировский В.И., Розеноер Е.Е. и др. Влияние впрыска воды на параметры работы компрессора. Экологические проблемы в энергетике. Тр. ВНИПИЭнергопрома, 1990. С. 107. 116.

113. Беркович А.Л. Параметры осевого компрессора с вводом воды в проточную часть. Изв. вузов. Энергетика. 1995. №1.

114. Bacigalupo Е., Tasso L. and Zinnari R.G. Power Augmentation Using an Inlet Air Chilling System in a Cogenerative Power Plant Equipped with Heavy Duty Gas Turbine. ASME Cogen Turbo 1993, Bournemouth, IGTI - Volume 8.

115. De Lucia M., Bronconi R., and Carnvale E. Performance and Economic Enhancement of Cogeneration Gas Turbines Through Compressor Inlet Air Cooling. International Gas Turbine and Aeroengine Congress, Cincinnati, Ohio, ASME Paper No: 93-GT-71.

116. De Piolene M. Refrigerated Inlet Cooling for New and Retrofit Installations. Gas Turbine World, May June 1993.

117. De Lucia, Lanfranchi C., and Boggio V. Benefits of Compressor Inlet Air Cooling for Gas Turbine Cogeneration Plants. International Gas Turbine and Aeroengine Congress, Houston, Texas, ASME, 1995, Paper No. 95-GT-311.

118. Hill P.G. Aerodynamic and Thermodynamic Effects of Coolant Ingestion on Axial Flow Compressors, Aeronautical Quarterly, February 1963, pp. 333.348.

119. Horlock J.H. Compressor Performance With Water Injection. ASME Paper No. 2001-GT-0343.

120. Tsuchiay T. and Murthy S.N.B. Effect of Water on Axial Flow Compressors: Part I Analysis and Prediction and Part II Computational Program. Aero Propulsion Program, Aero Propulsion Laboratory, Technical Report AFWAL-TR-80-2090, 1981.

121. Utamura M., Kuwahara Т., Murata H. and Horii N. Effects of Intensive Evaporative Cooling on Performance Characteristics of Land-Based Gas Turbine. Joint Power Generation Conference, 1999, PWR-Vol.34.

122. Ax Energy "CT Fog system" (презентация системы на СД).

123. Во Svensson. New Fog system claims 15% more GT power. Diesel and Gas Turbine Worldwide, июнь 2003, с. 62.63.

124. Mee Industries Inc (проспект фирмы): -Gas Turbine Inlet Air Fogging, 2001.-A Comparative Guide to Inlet Air Cooling Technologies Under High Temperature and High Humidity Conditions.

125. Bhargava R., Bianchi M., Mileno F., Peretto A. Parametric analysis of combined cycles equipped with inlet fogging. Proceeding of ASME Turbo Expo 2003 Power for land, Sea, and Air. June 16-19, 2003, Atlanta, Georgia, USA. GT 2003-38187.

126. Chaker M., Meher-Homji C.B., T. Mee (III), A. Nicholson. Inlet Fogging of Gas Turbine Engines Detailed Climatic Analysis of Gas Turbine Evaporation

127. Cooling potential in the USA. Journal of Engineering for Gas Turbines and power, vol. 125, January 2003.

128. Meher-Homji C.B., Mee T.R. Gas Turbine Power Augmentation by Fogging of Inlet Air. Proceedings of the 28th Turbomachinery Symposium, Houston, TX, September 1999.

129. НО.Беркович А.Л., Розеноер E.E. Расчет параметров осевого компрессора с впрыском воды в проточную часть. Энергетика (изв. высш. учебн. заведений). 1990, №8. - С. 107-110.

130. Буточников А.П. Расчет параметров газовых потоков, охлажденных испарением впрыснутой жидкости. ЦИАМ, Техн. отчет, 1960.

131. Эзрохи Ю.А. Моделирование и исследование впрыска испаряющейся жидкости в проточную часть ГТД на его характеристики. Вопросы авиационной науки и техники. Сер. Авиационное двигателестроение. 1991. №3, с. 21.36.

132. Kleinschmidt R.V., 1946, "The Value of Wet Compression in Gas Turbine Cycles", Annual Meeting of ASME.

133. Mee T.R., Summer 1998, "Inlet Air Cooling Basic Theory and Practice in the Western States", Western Energy.

134. Wilcox E.C. and Trout A.M., 1951, "Analysis of Thrust Augmentation of Turbojet Engines by Water Injection at the Compressor Inlet Including Charts for Calculation Compression Processes with Water Injection", NACA Report No: 1006.

135. Михайлов B.E. Охлаждение циклового воздуха для повышения экономичности ГТУ. // Научно-технические ведомости СПбГПУ, 2009, № 3 (84), с. 32-36.

136. Луканин В.Н., Шатров В.Г., Камфер Г.М. и др. Теплотехника, Учебник для вузов, 2-е изд., М.: Высшая школа, 2000.

137. Новиков И.И. Термодинамика. М.; Машиностроение, 1984.

138. Фельдберг Л.А., Добкес А.Л. Исследование дисперсной структуры газокапельных потоков в теплоэнергетике: Обзор. М., ЦНИИТЭИТяжмаш. Энергетическое машиностроение. 1990, Сер. 3. Вып.9.

139. Шифрин К.С. Изучение свойств вещества по однократному рассеянию. Теоретические и прикладные проблемы рассеяния света. Минск, Наука и техника, 1971.

140. Фельдберг Л.А. Дисперсный анализ двухфазных потоков в паровых турбинах. Труды ЦКТИ, вып. 292, 2003.

141. Иванов Н.И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом: учебник.- М.: Университетская книга, Логос, 2008. 424с.

142. Кудашев Е.Б., Яблоник Л.Р. Турбулентные пристеночные пульсации давления в аспекте задач контроля аэрогидродинамических шумов.- М.: Научный мир 2007. 223 с.

143. Тупов В.Б. Снижение шума от энергетического оборудования. М.: Изд. МЭИ 2005. 232 с.

144. Cremer L., Heckl М., Petersson В.А. Stucture-Born-Sound. 3rd edition -Berlin Heidelberg: Springer-Verlag 2005. 607 c.

145. Mechel F.P. (Ed.). Formulas of Acoustics Berlin Heidelberg: Springer, 2004. 1175 c.

146. Терехов А.Л. Исследования и снижение шума на компрессорных станциях магистральных газопроводов. М.: ИРЦ ОАО «Газпром» 2002. 305 с.

147. Михайлов В.Е., Хоменок Л.А., Яблоник Л.Р. Развитие технологий и средств шумозащиты энергетического оборудования. //Теплоэнергетика. 2010 (в печати).

148. Яблоник.Л.Р. Развитие технологий и средств защиты от шума газовых трактов энергоустановок // «Безопасность жизнедеятельности», 2003, №6, с. 12-18.

149. Яблоник Л.Р. Шумоглушение в ГТУ и ПГУ. Оптимизация и расчеты // Труды ОАО "НПО ЦКТИ", 2003, вып.292, с.78-90.

150. Мурин В.И., Емельянов О.Н., Терехов А.Л., Яблоник JI.P. Повышение долговечности элементов шумоглушения ГПА // Газовая промышленность, 2002, №2, с.17-21.

151. Хоменок JI.A., Михайлов В.Е., Шерапов В.В., Страшников A.A., Милюков Д.В., Мишкин В.А., Карачев А.И. Воздухозаборные тракты для газотурбинных энергетических установок большой мощности // Газотурбинные технологии, 2007, №9, с. 10-14.

152. Яблоник.JI.P. Расчет шумоглушителей сброса пара // Труды ОАО "НПО ЦКТИ", 2002, вып.287, с. 144-154.

153. Емельянов О.Н., Терехов A.JL, Яблоник JI.P. Снижение шума систем сброса газа на газотурбинных компрессорных станциях // Наука и техника в газовой промышленности, 2005, №4(24), с. 20-23.

154. Гольдштик М.А. Процессы переноса в зернистом слое. Новосибирск.: Институт теплофизики СО АН СССР 1984. 163 с.

155. Григорьян Ф.Е., Перцовский Е.А. Расчет и проектирование глушителей шума энергоустановок.-Д.: Энергия, 1980

156. Борьба с шумом стационарных энергетических машин / Ф.Е. Гиргорьян, Е.И. Михайлов, Г.А. Ханин, Ю.П. Щевьев. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1983.

157. Михайлов В.Е., Хоменок Л.А., Яблоник Л.Р. Моделирование акустических характеристик глушителей шума от компрессора ГТУ. //Теплоэнергетика. 2010 (в печати).

158. ГОСТ 31328-2006 (ИСО 14163:1998). Шум. Руководство по снижению шума глушителями.

159. Яблоник Л.Р. Моделирование акустических свойств диссипативных шумоглушителей. Техническая акустика, вып.З, 2009 г.

160. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М. Наука,

161. Морз Ф. Колебания и звук. М., Л., ГИТТЛ, 1949.

162. Delany.M.E., Bazley E.N. Acoustical properties of fibrous absorbent materials. Applied Acoustics v.3, 1970, ppl05-l 16

163. Справочник по технической акустике. Под редакцией Хекла М. и Мюллера Х.А. JL, «Судостроение», 1980.

164. ГОСТ 12.1.003.83 Шум. Общие требования безопасности (изменения1)

165. Патент на полезную модель № 76080. Зарегистрировано 10 сентября 2008 г.

166. Лебедев А.С., Симин Н.О., Петреня Ю.К., Михайлов В.Е. Проект энергетической газотурбинной установки ГТЭ-65.//Теплоэнергетика. 2008. № 1. С. 46-51.

167. БВАИ 301.200.05.00.00.00 ТЗ Техническое задание на проектирование и поставку КВОУ для авиадвигателя Д-30 II серии. ЗАО «НПО «Авиаисток». 2007.

168. Nigmatulin T.R., Mikhailov V.E. Draft: Requrements for gas turbine inlet systems in Russia. Proceedings of ASME Turbo Expo 2009: Power for Land, Sea and Air GT 2009, June 8-12, 2009, Orlando, Florida, US.

169. Nigmatulin T.R., Mikhailov V.E. Requirements for Gas Turbine Inlet Systems in Russia. Meeting the Energy Challenge 26-28 May 2009, Koeln Messe, Cologne, Germany.

170. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М., «Машиностроение», 1992. 672 с. с ил.

171. Калинин Ю.С. Гидравлические потери и изменение статического давления в газовоздушных трактах. // Тяжелое машиностроение. 1992, № 3. С. 14-16.

172. Михайлов В.Е. Оптимизация выходных газотурбинных трактов. // Научно-технические ведомости СПб ГПУ, 2009, № 4 (85).

173. Справочник проектировщика. Защита от шума. Под ред. д-ра техн. наук Е.Я. Юдина. М.: «Стройиздат» 1974 г.

174. Кутателадзе С.С., Ляховский Д.Н., Пермяков В.А. Моделирование теплоэнергетического оборудования. М., Л. «Энергия» 1966 г.

175. Эстеркин Р.И., Иссерлин A.C., Певзнер М.И. Методы теплотехнических измерений и испытаний при сжигании газа. Справочное руководство. Л.: «Недра», 1972. 376 с.

176. Михайлов В.Е. Аэродинамическая отработка модели воздухозаборного тракта газотурбинной установки ГТЭ-110 «Ивановских ПГУ». // Научно-технические ведомости СПб ГПУ, 2009, № 4 (85).

177. Михайлов В.Е., Гудков Э.И., Петухов Л.С. Повышение эффективности ГТУ за счет аэродинамической отработки всасывающего тракта. // Энергосбережение и водоподготовка. 2009. № 5, с. 59-62.

178. Тематический выпуск: «Энергетические и теплотехнические процессы и оборудование». Харьков: НТУ «ХПИ», 2009. №3. С. 148-151.

179. Гофлин А.П., Шилов В.Д. Судовые компрессорные машины. Л., Судостроение. 1977.

180. Михайлов В.Е. Снижение потерь энергии во входном патрубке осевого компрессора энергетической ГТУ. // Энергетик. 2010. № 1.

181. Марочник сталей и сплавов. Под ред. Сорокина В.Г., М., «Машиностроение», 1989.

182. Справочник по сопротивлению материалов. Под ред. Писаренко Г.С. и др., Киев, «Наукова думка», 1975.

183. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок ПНАЭ Г-7-002-86.199. «Прочность. Устойчивость. Колебания». Справочник под общей редакцией Биргера И.А. и Пановко Я.Г. том 3, М., «Машиностроение», 1968.

184. Строительные нормы и правила СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия".

185. Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 51273-99 «Нормы и методы расчета на прочность. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа от ветровых нагрузок и сейсмических воздействий».

186. Строительные нормы и правила СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах».

187. Бирбраер А.Н. Расчет конструкций на сейсмостойкость. С.Петербург. 1998 г.

188. Михайлов В.Е., Хомеиок JI.A. Разработка нового и повышение технического уровня действующего энергооборудования ТЭС, АЭС и ГЭС. // Доклад на III международной научно практической конференции INTECH-ENERGY. 22-27 сентября 2009. Турция.

189. Михайлов В.Е. Организация воздухоподготовки для газотурбинных двигателей и компрессорных установок. Доклад на LIV научно-технической сессии РАН по проблемам газовых турбин. Санкт-Петербург. 2007.

190. Хоменок Л.А., Михайлов В.Е., Страшников A.A., Милюков Д.В. Организация воздухоподготовки для газотурбинных энергетических установок различной мощности. // Теплоэнергетика. 2008. № 1. С. 37-41.

191. Лебедев A.C., Львов М.Ю., Михайлов В.Е. Общие технические требования к системам фильтрации воздуха для энергетических газотурбинных установок. М., ОАО «РАО ЕЭС». 2006.

192. Михайлов В.Е., Калинин Ю.С., Милюков Д.В., Брындин О.В. Воздухозаборный и выходной тракты ГТЭ-110 Ивановских ПГУ // Доклад на LV научно-технической сессии РАН по проблемам газовых турбин, г. Рыбинск. ОАО НПО «Сатурн». 8-10 сентября 2008.

193. Ковалевский В.П., Лебедев A.C., Сергеев А.Г., Некрасов В.Я., Березинец П.А., Супонина Т.А., Михайлов В.Е. Газотурбинная установка мощностью 65 МВт для реконструкции ТЭЦ-9 Мосэнерго // Электрические станции. 2009, № 7, с. 4-17.

194. Петреня Ю.К., Лебедев A.A., Михайлов В.Е., Симин Н.О. Газотурбинная установка ГТЭ-65: стендовые испытания основных узлов, возможности использования и пути дальнейшего совершенствования. // Теплоэнергетика. 2008. № 4. С. 42-47.

195. Михайлов В.Е. Конструктивные особенности воздухозаборного тракта газотурбинной установки ГТЭ-65 на ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго». // Промышленная энергетика. 2009. № 12.