Тема выпускной квалификационной работы «Цилиндр низкого давления паровой турбины мощностью 1180 МВт» – проектирование цилиндра низкого давления и его основных элементов, основываясь на установку-прототип ЛМЗ К-1200-240-3. В ходе работы были выполнены такие задачи как: • расчет тепловой схемы турбоагрегата; • газодинамический расчет проточной части цилиндра низкого давления; • расчет закрутки потока предпоследней ступени; • прочностной расчет рабочей лопатки, хвостовика, диска и ротора; • описание основных элементов конструкции цилиндра низкого давления с описанием их назначений, ротора и основных агрегатов. При выполнении работы использовались такие программные пакеты, как OPTI, SolidWorks 2019, Компас-3D, Mathcad 15, WaterSteamPro, Ansys Workbench. Для расчета некоторых массивов данных и построения диаграмм использовался Microsoft Excel, Mathcad. В результате определена оптимальная геометрия проточной части цилиндра низкого 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 низкого давления. Результаты проделанной работы могут быть использованы студентами инженерных специальностей при изучении дисциплин, связанных с расчетом паровых турбин.

The subject of the final qualification work “Low-pressure cylinder of the K1200-240 turbine” is the design calculation of the low-pressure cylinder of the aforementioned steam turbine with changed initial parameters according to the statement of work. The research set the following goals: • the calculation of the basic thermal scheme; • the gas-dynamic calculation of the flow part; • the calculation of the flow swirl; • strength calculations of the constructed cylinder elements were performed: the static strength of the working blade and disk, vibration diagrams of the blade and rotor were built; • described of the main design elements of the steam turbine. The calculations used OPTI software packages for analyzing the gas dynamics of the flow part, Ansys Workbench 19.2 and Mathcad 15 for strength analysis, CAD SolidWorks 2019 and Compass-3D for building solid models. In addition, the design of the prototype and its elements with drawings and explications are described, a special part with the choice and justification of the active method of combating the erosion of steam blades of the last stages is presented. As a result, all the necessary calculations were made, the geometry of the flow part of the prototype was determined, an acceptable spin law was chosen. Based on the results of the strength calculation, materials for the working blade and disk were selected. Corresponding elements have been tested for vibration reliability.

• РЕФЕРАТ
• Abstract
• СОДЕРЖАНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• Глава 1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИИ ЦНД ПТУ ДЛЯ РАБОТЫ НА ОРГАНИЧЕСКОМ ТОПЛИВЕ
  • 1.1. Описание паротурбинной установки
  • 1.2. Основные элементы ЦНД
    • 1.2.1. Описание проточной части цилиндра
    • 1.2.2. Ротор цилиндра низкого давления
    • 1.2.3. Конструкция соплового аппарата
    • 1.2.4. Конструкция рабочего колеса
  • 1.3. Подшипники
    • 1.3.1. Назначение и принцип работы подшипников
    • 1.3.2. Описание конструкции подшипников
  • 1.4. Уплотнения паровой турбины
    • 1.4.1. Защита проточной части от паров масла
    • 1.4.2. Концевые уплотнения
    • 1.4.3. Диафрагменные уплотнения
    • 1.4.4. Уплотнения рабочей решетки
  • 1.5. Передача моментов
  • 1.6. Валоповоротное устройство
• Глава 2. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ПТУ
  • 2.1. Построение процесса расширения пара в h-s диаграмме турбины
  • 2.2. Определение характерных точек тепловой схемы и распределение перепадов энтальпии по подогревателям
  • 2.3. Расчет подогревателя высокого давления
  • 2.4. Расчет питательного насоса и турбопривода
  • 2.5. Расчет деаэратора
  • 2.6. Расчет подогревателя низкого давления
  • 2.7. Расчет точки смешения с предшествующим подогревателем
  • 2.8. Сведение баланса мощностей
• Глава 3. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
  • 3.1. Определение количества ступеней в ЦНД
  • 3.2. Газодинамический расчет ЦНД турбины по среднему диаметру
  • 3.3. Расчет закрутки предпоследней ступени ЦНД турбины
  • 3.4. Построение твердотельной модели лопатки
• Глава 4. ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ ЦНД
  • 4.1. Расчет на прочность рабочей лопатки предпоследней ступени ЦНД
    • 4.1.1. Основные физические и геометрические характеристики лопатки
    • 4.1.2. Напряжения растяжения в профильной части лопатки от действия центробежных сил инерции
    • 4.1.3. Напряжения изгиба от действия газодинамических сил
    • 4.1.4. Прочность замкового соединения лопатки и ротора (диска)
    • 4.1.5. Выбор материала и определение запасов прочности лопатки
    • 4.1.6. Расчет собственных частот лопатки и построение вибрационной диаграммы
  • 4.2. Расчет на прочность диска и ротора ЦНД
    • 4.2.1. Напряжения в диске
    • 4.2.2. Анализ критических скоростей и собственных форм колебаний ротора
• Глава 5. Методы по обеспечению вибрационной надежности
  • 5.1. Кэмпбелл-машина
  • 5.2. Дискретно-фазовый метод
    • 5.2.1. Основные положения
    • 5.2.2. Описание изобретения
    • 5.2.3. Принцип размещения датчиков
    • 5.2.4. Причины необходимости использования изобретения
    • 5.2.5. Причины оптимального расположения предлагаемых в изобретении соотношений размеров сердечника периферийного датчика и угла установки сердечника по отношению к оси турбины
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ А
• ПРИЛОЖЕНИЕ Б
• ПРИЛОЖЕНИЕ Б
• ПРИЛОЖЕНИЕ В
• ПРИЛОЖЕНИЕ Г
• ПРИЛОЖЕНИЕ Д