Тема выпускной квалификационной работы: «Газотурбинная установка мощностью 25 МВт для привода нагнетателя природного газа на компрессорной станции морского участка газопровода». Целью данной работы является проектирование газотурбинной установки мощностью 25 МВт. В качестве прототипа была выбрана газотурбинная установка ГТУ-25. В ходе выполнения работы производятся: - анализ и обоснование необходимости использования ГТУ мощностью 25 МВт на компрессорной станции морского участка газопровода; - расчёт тепловой схемы, на основании результатов которого выбирается оптимальная степень повышения давления в компрессоре; - приближенный расчет компрессора низкого давления и компрессора высокого давления, на основании результатов которого назначается число ступеней в КВД и КНД; - расчет камеры сгорания с получением ее геометрических размеров; - подробный газодинамический расчет проточной части турбины высокого давления, турбины низкого давления и силовой турбины с целью получения геометрических размеров проточной части; - расчет закрутки потока в последней ступени СТ, на основании результатов которого строятся треугольники скоростей рассматриваемой ступени и производится моделирование лопатки;-         анализ явления ползучести, протекания процессов деформации при ползучести, способов минимизации ползучести на рабочее колесо и методики расчёта деформаций ползучести в Ansys Workbench. На основании вышеизложенного, разрабатывается чертёж продольного разреза ГТУ, а также роторных элементов последней ступени СТ. Выполняется расчет на прочность данных элементов в программном пакете ANSYS Workbench 20.1 с целью проверки вибронадежности данных элементов с последующим выбором материалов. По результатам расчетов строятся соответствующие диаграммы.

Topic of the final qualifying work: «Gas turbine unit with a capacity of 25 MW to drive a natural gas blower at the compressor station of the offshore section of the gas pipeline». The aim of this work is to design a gas turbine plant with a capacity of 25 MW. The gas turbine unit GTU-25 was chosen as a prototype. In the course of the work produced: - analysis and justification of the need to use a gas turbine unit with a capacity of 25 MW at the compressor station of the offshore section of the gas pipeline; - calculation of the thermal scheme, on the basis of the results of which the optimal degree of pressure increase in the compressor is selected; - an approximate calculation of the low-pressure compressor and high-pressure compressor, based on the results of which the number of stages in the high-pressure and high-pressure compressor is assigned; - calculation of the combustion chamber with obtaining its geometric dimensions; - a detailed gas-dynamic calculation of the flow section of the high-pressure turbine, the low-pressure turbine and the power turbine in order to obtain the geometrical dimensions of the flow-through part; - calculation of the flow swirling in the last stage of FT, on the basis of the results of which the velocity triangles of the considered stage are constructed and the blade is simulated; - analysis of the creep phenomenon, the course of creep deformation processes, methods for minimizing creep on the impeller and methods for calculating creep deformations in Ansys Workbench. Based on the above, a drawing of a longitudinal section of a gas turbine plant, as well as rotor elements of the last stage of the FT, is being developed. Calculation of the strength of these elements in the software package ANSYS Workbench 20.1 is carried out in order to check the vibration reliability of these elements with the subsequent choice of materials. According to the results of calculations the corresponding diagrams are constructed.

• ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1 АНАЛИЗ И ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГТУ МОЩНОСТЬЮ 25 МВТ НА КС МОРСКОГО УЧАСТКА ГАЗОПРОВОДА
  • 1.1 Современная структура транспортных потоков природного газа
  • 1.2 Роль морской транспортировки природного газа
  • 1.3 Качественное сравнение технологий морской транспортировки природного газа
  • 1.4 Реализованные проекты и перспективы морской транспортировки природного газа
  • 1.5 Особенности береговых КС
• 2 РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ГТУ-25
  • 2.1 Исходные данные
  • 2.2 Методы и пример расчета параметров рабочего процесса в характерных сечениях проточной части ГТУ. Определение основных характеристик ГТУ
  • 2.3 Результаты вариантного расчета ГТУ на ЭВМ
  • 2.4 Выбор степени повышения давления
• 3 ПРИБЛИЖЕННЫЙ РАСЧЕТ КОМПРЕССОРА
  • 3.1 Расчет КНД
  • 3.2 Расчет КВД
• 4 ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ
  • 4.1 Исходные данные
  • 4.2 Расчёт размеров прямоточной кольцевой камеры сгорания
  • 4.3 Расчет характеристик рабочего процесса камеры сгорания
  • 4.4 Проектирование завихрителя фронтового устройства пламенной трубы
• 5 ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТУРБИНЫ
  • 5.1 Предварительный расчет ТВД
  • 5.2 Предварительный расчет ТНД
  • 5.3 Предварительный расчет силовой турбины
  • 5.4 Профилирование меридианных обводов проточной части
  • 5.5 Расчет турбины по среднему диаметру
  • 5.6 Определение КПД и мощности ступеней турбины
  • 5.7 Баланс мощностей
  • 5.8 Расчет закрутки потока
  • 5.9 Приближенный расчет диффузора
• 6 ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ
  • 6.1 Расчет лопатки
    • 6.1.1 Нагрузка от центробежной силы
    • 6.1.2 Изгибающие моменты и напряжения изгиба от газодинамической нагрузки
    • 6.1.3 Выбор материала пера лопатки
    • 6.1.4 Расчет на прочность замкового соединения
    • 6.1.5 Расчет собственных частот рабочей лопатки и построение вибрационной диаграммы
  • 6.2 Расчёт на прочность диска последней ступени силовой турбины
    • 6.2.1 Расчет напряженного состояния диска
    • 6.2.2 Определение собственных частот и форм колебаний диска
  • 6.3 Расчёт ротора силовой турбины
• 7 ЯВЛЕНИЕ ПОЛЗУЧЕСТИ НА ПРИМЕРЕ РАБОЧЕГО КОЛЕСА ПРИ НАЛИЧИИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАГРУЗОК И РАДИАЛЬНОГО ГРАДИЕНТА ТЕМПЕРАТУР
  • 7.1 Расчёт ротора силовой турбины
  • 7.2. Стадии ползучести
  • 7.3. Ползучесть во вращающихся дисках
  • 7.4 Диск центростремительной ступени в условиях ползучести
  • 7.5 Расчёт турбинного диска в Ansys Workbench
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ А