Предметом выпускной квалификационной работы (ВКР) «Цилиндр среднего давления конденсационной паровой турбины мощностью 230 МВт» является выполнение проектировочного расчета цилиндра среднего давления конденсационной паротурбинной установки К-210-130 при измененных начальных параметрах в техническом задании. Реализован расчет принципиальной тепловой схемы, аэродинамический расчет и оптимизация проточной части, расчет закрутки потока, построена твердотельная модель рабочей лопатки последней ступени с хвостовиком, диска и ротора. Осуществлены прочностные расчеты ответственных деталей цилиндра среднего давления. Описаны основные элементы конструкции цилиндра среднего давления с описанием их назначения, приведенными рисунками и экспликациями к ним. В качестве специальной части выпускной квалификационной работы проведен анализ современных тенденций в проектировании диафрагм направляющих аппаратов. Рассмотрены существующие технологии производства сварных диафрагм направляющих аппаратов. При выполнении работы использовалось следующее программное обеспечение: «OPTI» для анализа аэродинамики проточной части по среднему диаметру, «Mathcad 15» для аналитических расчетов и построения графиков, «ANSYS R18.0» для анализа прочности по методу конечных элементов, САПР «SolidWorks 2018» и «КOMPAS-3D» для построения твердотельных моделей. В результате определена оптимальная геометрия проточной части цилиндра среднего давления, выбран оптимальный закон закрутки потока. По итогам прочностного расчета были выбраны материалы для рабочей лопатки и диска. Проведен анализ вибрационной надежности рабочего венца и ротора цилиндра среднего давления.

The subject of the final qualification work «Intermediate-pressure Cylinder of a 230 MW condensing steam turbine» is the design calculation of the intermediate-pressure cylinder of a K-210-130 condensing steam turbine installation with changed initial parameters in the technical specification. The calculation of the basic cycle arrangement, aerodynamic calculation and optimization of the flow part, the calculation of the flow swirl, a solid-state model of the rotor blade of the last steam turbine stage with a blade tang, disk and rotor are constructed. Strength calculations of critical parts of the medium-pressure cylinder were performed. The main design elements of the medium-pressure cylinder are described with a description of their purpose, drawings and explanations for them. As a special part of the final qualification work, the analysis of modern trends in the design of guide orifices is carried out. The existing technologies of production of welded orifices of guide devices are considered. The following software was used to perform the work: «OPTI» for analyzing the flow part aerodynamics by intermediate diameter, «Mathcad 15» for analytical calculations and plotting, «ANSYS R18.0» for strength analysis by the finite element method, CAD «SolidWorks 2018» and «KOMRAS-3D» for building solid-state models. As a result, the optimal geometry of the flow part of the intermediate-pressure cylinder was determined, and the optimal law of flow tang was selected. Based on the results of the strength calculation, materials for the rotor blade and disk were selected. An analysis of the vibration reliability of the blade row and rotor of the intermediate-pressure cylinder was performed.

• Пояснительная записка
  • Введение
  • ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОТОТИПА ПАРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ К-210-130
  • ГЛАВА 2. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ
  • 2.1. Построение процесса расширения пара в цилиндрах паровой турбины
  • 2.2. Расчет схемы регенеративного подогрева питательной воды
  • 2.2.1. Расчет подогревателя высокого давления
  • 2.2.2. Расчет деаэратора
  • 2.2.3. Расчет турбопривода питательного насоса
  • 2.2.4. Расчет подогревателя низкого давления
  • 2.2.5. Расчет точки смешения с предшествующим подогревателем
  • 2.3. Сведение баланса мощностей и определение основных показателей цилиндров
  • 2.4. Выводы по результатам расчета тепловой схемы
  • ГЛАВА 3. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ЦИЛИНДРА СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ КОНДЕНСАЦИОННОЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ МОЩНОСТЬЮ 230 МВТ
  • 3.1. Расчет оптимального числа ступеней и распределения диаметров и перепадов энтальпии
  • 3.1.1. Предварительная оценка числа ступеней при расчете проточной части ЦСД по секциям между отборами пара
  • 3.1.2. Построение номограмм для определения выходного угла направляющих лопаток
  • 3.1.3. Алгоритм расчета числа ступеней и распределения средних диаметров и перепадов энтальпии
  • 3.1.4. Расчет оптимального числа ступеней и распределения средних диаметров и перепадов энтальпии
  • 3.1.5. Обоснование выбора тангенциального наклона направляющих лопаток
  • 3.2. Оптимизация проточной части ЦСД по среднему диаметру
  • 3.3. Расчет закрутки потока последней ступени ЦСД
  • ГЛАВА 4. КОНСТРУКЦИЯ ПАРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ
  • 4.1. Конструктивные данные прототипа
    • 4.2. ЦСД и его основные элементы
      • 4.2.1. Описание проточной части цилиндра
      • 4.2.2. Диафрагма и направляющий аппарат
      • 4.2.3. Ротор цилиндра среднего давления
      • 4.2.4. Конструкция рабочего колеса
      • 4.3. Подшипники
      • 4.3.1. Опорный подшипник
      • 4.3.2. Опорно-упорный подшипник
      • 4.3.3. Масляные уплотнения
    • 4.4. Уплотнения
      • 4.4.1. Концевые уплотнения
      • 4.4.2. Диафрагменные уплотнения
      • 4.4.3. Внутренние уплотнения
    • 4.5. Передача моментов
    • 4.6. Тепловые расширения
    • 4.7. Валоповоротное устройство
    • 4.8. Основные моменты пуска
  • ГЛАВА 5. ПРОЧНОСТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРКЦИИ ЦСД
    • 5.1. Исследование статической прочности рабочей лопатки
    • 5.1.1. Геометрические характеристики сечений пера рабочей лопатки
    • 5.1.2. Определение напряжений растяжения от центробежных сил инерции
    • 5.1.3. Определение изгибных напряжений в рабочей лопатке от действия аэродинамических сил
    • 5.1.4. Выбор материала рабочей лопатки
  • 5.2. Исследование статической прочности сектора рабочего колеса
    • 5.2.1. Определение напряжений растяжения от центробежных сил инерции в диске
    • 5.2.2. Исследование статической прочности замкового соединения
    • 5.2.3. Выбор материала диска
  • 5.3. Исследование вибрационной надежности рабочего венца
  • 5.4. Исследование вибрационной надежности ротора
  • 5.4.1. Отстройка ротора от резонансов
  • 5.4.2. Диаграмма Кэмпбелла. Критические угловые скорости
  • ГЛАВА 6. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ТЕНДЕНЦИЙ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ДИАФРАГМ НАПРАВЛЯЮЩИХ АППАРАТОВ
  • 6.1. Описание основных видов диафрагм
  • 6.2. Традиционная технология изготовления сварной конструкции диафрагмы
  • 6.3. Проблематика сварной технологии
  • 6.4. Изготовление диафрагм по технологии «Синглет»
  • Заключение
  • СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
  • Приложение 1
  • Приложение 2
  • Приложение 3
  • Приложение 4
  • Приложение 5
  • Приложение 6
  • Приложение 7
  • Приложение 8
  • Приложение 9
  • Приложение 10
  • Приложение 11
• Приложение 11. Продольный разрез ЦСД