Детальная информация

На 76 страниц, 55 рисунков, 3 таблицы, 4 приложения.           ключевые слова: гтэ-170, стационарная турбина, направляющая лопатка, сопловая лопатка, пар, воздух, паровое охлаждение, воздушное охлаждение, пгу, температурные напряжения. Тема выпускной квалификационной работы: «Анализ возможности использования пара в качестве охладителя для высокотемпературных турбин большой мощности на примере ГТЭ-170».  Целью данной выпускной квалификационной работы является изучение возможности применения пара в качестве хладагента для охлаждения высокотемпературных газовых турбин большой мощности на примере новейшей отечественной турбины ГТЭ-170.1. В качестве объекта исследования выбирается направляющая лопатка 1 ступени турбины SGT5-2000E (прототип турбины ГТЭ-170.1) и проводится анализ изменения основных параметров машины после введения парового охлаждения, а также оценивается эффективность охлаждения лопатки при паровом и воздушном охлаждении по значениям температуры металла на поверхности пера лопатки. Задачи, которые выполняются в процессе исследования возможности использования пара в качестве охладителя для турбины ГТЭ-170.1: 1. Изучение и анализ существующих способов охлаждения высокотемпературных газовых турбин. Теоретическое сравнение воздуха и пара в качестве охладителей и выявление преимуществ использования пара в качестве рабочего тела для охлаждения. 2. Описание исследуемой высокотемпературной стационарной турбины большой мощности ГТЭ-170.1. 3. Выполнение термогазодинамического расчета в программном комплексе ThermoGTE после внедрения парового охлаждения для двух различных вариантов регулирования (сохранение температуры за турбиной и сохранение температуры перед турбиной) на базе имеющегося исходного расчёта турбины ГТЭ-170.1. Построение графиков изменения основных показателей газотурбинной установки ГТЭ-170.1 в зависимости от уровня нагрузки и температуры окружающего воздуха, а также анализ полученных различных вариантов регулирования. 4. Описание построения расчётных моделей, задание граничных условий для воздушного и парового охлаждения, а также подготовка проекта с использованием программного комплекса ANSYS. Построение сеток, задание всех необходимых условий для подготовки к сопряженному тепловому и газодинамическому расчету в ANSYS CFX. 5. Анализ полученных результатов и проведение сравнительной оценки показателей теплового состояния стенки направляющей лопатки 1 ступени при использовании в качестве охладителя пара и воздуха. Данная работа считается актуальной, так как с возобновлением отечественного проектирования и производства собственных газовых турбин возникает потребность в исследовании и разработке эффективных схем охлаждения, в том числе актуализации исследований возможности применения пара в качестве охладителя для высокотемпературных газовых турбин большой мощности с использованием современных программных вычислительных комплексов.

76 pages, 55 figures, 3 tables, 4 appendix. keywords: gte-170, stationary turbine, guide blade, steam, air, steam cooling, air cooling, ccgt, temperature stresses. The topic of the final qualification work: "Analysis of the possibility of using steam as a cooler for a high-temperature high-power turbine using the example of GTE-170". The purpose of this final qualification work is to study the possibility of using steam as a refrigerant for cooling a high-temperature high-power gas turbine using the example of the latest domestic turbine GTE-170.1. The guide blade of the 1st stage of the SGT5-2000E turbine (prototype of the GTE-170 turbine) is selected as the object of research and the analysis of changes in the main parameters of the machine after the introduction of steam cooling is carried out, and the efficiency of cooling the blade during steam and air cooling is compared by the temperature values of the metal on the surface of the blade pen. Tasks that are performed in the process of exploring the possibility of using steam as a cooler for the GTE-170.1 turbine 1. Study and analysis of existing methods of cooling high-temperature gas turbines. Theoretical comparison of air and steam as coolers and identification of the advantages of using steam as a working fluid for cooling. 2. Description of the investigated high-temperature stationary turbine of high power GTE-170.1. 3. Performing thermogasodynamic calculations in the ThermoGTE software package for two different control options (temperature preservation behind the turbine and temperature preservation in front of the turbine) based on the available initial calculation of the GTE-170 turbine.1. Plotting the changes in the main indicators of the GTE-170.1 gas turbine installation depending on the load level and ambient temperature, as well as analyzing the various control options obtained. 4. Description of the construction of computational models, setting boundary conditions for air and steam cooling, as well as preparing a project using the ANSYS software package. Construction of grids, setting all necessary conditions for preparation for coupled thermal and gas dynamic calculation in ANSYS CFX. 5. Analysis of the results obtained and a comparative assessment of the thermal state of the wall of the guide blade of the 1st stage when used as a steam and air cooler. This work is considered relevant because, with the resumption of production of domestic turbines, as well as in connection with the withdrawal of foreign manufacturers from the Russian market, there is a need to modernize existing machines, as well as the need to update steam research as a cooler for high-temperature gas turbines using modern software computing systems, as well as for further elaboration of the proposal on the introduction of a steam cooling system for the GTE-170 turbine line.