Details

Данная работа посвящена проектированию газотурбинной установки мощностью 33 МВт на основе газотурбинной установки Ладога-32. Задачи данной работы: 1. Расчет тепловой схемы установки и выбор оптимальных параметров 𝜋𝜋к и Т3 посредствам расчетной программы A2GTP; 2. Приближенный расчет компрессора; 3. Расчет камеры сгорания; 4. Газодинамический расчет турбины компрессора; 5. Газодинамический расчет силовой турбины; 6. Описание конструктивных элементов установки; 7. Газодинамический расчёт форсунки. В результате теплового расчета схемы установки были получены оптимальные параметры рабочего тела для компрессора и турбины. Более детальный расчёт параметров рабочего тела выполнен в главах 2 — 5. Итогом газодинамического расчетов являются геометрические характеристики, служащие для построения проточной части. Результатом расчета закрутки потока в последней ступени являются параметры для построения модели рабочей лопатки силовой турбины. Результатом прочностного расчета элементов свободной турбины является определение коэффициента запаса прочности лопатки и диска, а также частотный анализ ротора и лопатки силовой турбины. В специальной части был выполнен газодинамические расчёт топливной форсунки турбины Т32.

This work is devoted to the design of a 33 MW gas turbine plant based on the Ladoga-32 gas turbine plant. Objectives of this work: 1. Calculation of the thermal scheme of the plant and selection of optimal parameters 𝜋𝜋k and T3 by means of the A2GTP design programme; 2. Approximate calculation of the compressor; 3. Calculation of the combustion chamber; 4. Gas dynamic calculation of compressor turbine; 5. Gas dynamic calculation of power turbine; 6. Description of structural elements of the plant; 7. Gas-dynamic calculation of the nozzle. As a result of thermal calculation of the scheme of the installation, the optimal parameters of the working body for the compressor and turbine were obtained. More detailed calculation of the parameters of the working body is carried out in Chapters 2 — 5. The result of the gas dynamic calculations are geometrical characteristics, which serve for the construction of the flow section. The result of the calculation of the flow twist in the last stage are the parameters for building the model of the working blade of the power turbine. The result of the strength calculation of the free turbine elements is the determination of the safety factor of the blade and disc, as well as the frequency analysis of the rotor and blade of the power turbine. In the special part, gas-dynamic calculation of the turbine fuel nozzle was performed.

• 1.1 Определение основных характеристик установки 9
• 1.2 Результаты вариантного расчета установки на ЭВМ 17
• 2.1 Исходные данные для расчёта компрессора 21
• 2.2 Приближенный расчет осевого компрессора 21
• 3.1 Исходные данные 30
• 3.2 Расчёт процесса горения природного газа 31
• 3.3 Расчёт конструктивного облика камеры сгорания 37
• 4.1 Исходные данные для расчёта турбины компрессора 45
• 4.2 Предварительный расчет турбины 46
• 4.3 Профилирование меридианных обводов проточной части 48
• 4.4 Расчёт турбины компрессора по среднему диаметру 49
• 4.5 Определение КПД и мощности турбины компрессора 51
• 5.1 Исходные данные для расчёта силовой турбины 54
• 5.2 Предварительный расчет турбины 55
• 5.3 Профилирование меридианных обводов проточной части 57
• 5.4 Расчёт турбины по среднему диаметру 58
• 5.5 Расчёт закрутки потока 60
• 5.6 Проектирование рабочего колеса последней ступени 62
• 5.7 Проектирование направляющего аппарата последней ступени 73
• 5.8 Определение КПД и мощности силовой турбины 77
• 5.9 Газодинамический расчет ступени 79
• 5.10 Прочностной расчет рабочей лопатки с диском рабочего колеса 83
• 5.11 Прочностной расчет ротора 88
• 6.1 Основные принципы работы установки 91
• 6.2 Комплексное воздухоочистительное устройство 92
• 6.3 Компрессор 93
• 6.4 Камера сгорания 94
• 6.5 Турбинная секция 96
• 6.6 Подшипники 99
• 6.7 Уплотнения 101
• 6.8 Передача моментов по цепочке от источника до потребителя 103
• 6.9 Тепловые расширения, направления, фикспункты 103
• 6.10 Режим помпажа 104
• 6.11 Охлаждение проточной части турбины 105
• 6.12 Основные моменты пуска, регулирования в процессе работы и останова установки 106
• 7.1 Введение 109
• 7.2 Условия эксплуатации 110
• 7.3 Литературный обзор 113
• 7.4 Разработка конструкции топливной форсунки Ладога Т32 115
• 7.5 Численное обоснование оптимально выбранного варианта 120
• 7.6 Валидационное подтверждение результатов численного расчёта 125
• 7.7 Вывод 128
• ВВЕДЕНИЕ
• 1 РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ УСТАНОВКИ
  • 1.1 Определение основных характеристик установки
  • 1.2 Результаты вариантного расчета установки на ЭВМ
• 2 РАСЧЁТ ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА
  • 2.1 Исходные данные для расчёта компрессора
  • 2.2 Приближенный расчет осевого компрессора
• 3 РАСЧЁТ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ
  • 3.1 Исходные данные
  • 3.2 Расчёт процесса горения природного газа
    • 3.2.1 Исходные данные
    • 3.2.2 Пересчёт состава газа на рабочую массу
    • 3.2.3 Расчёт количества кислорода и воздуха для сжигания
    • 3.2.4 Расчёт объёма продуктов сгорания при сжигании
    • 3.2.5 Расчёт теплоты сгорания природного газа
    • 3.2.6 Расчёт температуры горения
  • 3.3 Расчёт конструктивного облика камеры сгорания
    • 3.3.1 Определение геометрических размеров камеры сгорания
    • 3.3.2 Определение характеристик рабочего процесса
    • 3.3.3 Расчет индексов эмиссии загрязняющих веществ
    • 3.3.4 Проектирование завихрителя фронтового устройства
• 4 РАСЧЁТ ТУРБИНЫ КОМПРЕССОРА
  • 4.1 Исходные данные для расчёта турбины компрессора
  • 4.2 Предварительный расчет турбины
  • 4.3 Профилирование меридианных обводов проточной части
  • 4.4 Расчёт турбины компрессора по среднему диаметру
  • 4.5 Определение КПД и мощности турбины компрессора
• 5 РАСЧЁТ СИЛОВОЙ ТУРБИНЫ
  • 5.1 Исходные данные для расчёта силовой турбины
  • 5.2 Предварительный расчет турбины
  • 5.3 Профилирование меридианных обводов проточной части
  • 5.4 Расчёт турбины по среднему диаметру
  • 5.5 Расчёт закрутки потока
  • 5.6 Проектирование рабочего колеса последней ступени
    • 5.6.1 Профилирование рабочей лопатки
    • 5.6.2 Построение хвостовика
    • 5.6.3 Построение бандажной полки
    • 5.6.4 Проектирование диска рабочего колеса
  • 5.7 Проектирование направляющего аппарата последней ступени
    • 5.7.1 Профилирование направляющей лопатки
    • 5.7.2 Построение хвостовика
  • 5.8 Определение КПД и мощности силовой турбины
  • 5.9 Газодинамический расчет ступени
  • 5.10 Прочностной расчет рабочей лопатки с диском рабочего колеса
  • 5.11 Прочностной расчет ротора
• 6 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
  • 6.1 Основные принципы работы установки
  • 6.2 Комплексное воздухоочистительное устройство
  • 6.3 Компрессор
  • 6.4 Камера сгорания
  • 6.5 Турбинная секция
  • 6.6 Подшипники
  • 6.7 Уплотнения
  • 6.8 Передача моментов по цепочке от источника до потребителя
  • 6.9 Тепловые расширения, направления, фикспункты
  • 6.10 Режим помпажа
  • 6.11 Охлаждение проточной части турбины
  • 6.12 Основные моменты пуска, регулирования в процессе работы и останова установки
• 7 АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ТОПЛИВНОЙ ФОРСУНКИ ПРОТИВОТОЧНОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Т32
  • 7.1 Введение
  • 7.2 Условия эксплуатации
  • 7.3 Литературный обзор
  • 7.4 Разработка конструкции топливной форсунки Ладога Т32
  • 7.5 Численное обоснование оптимально выбранного варианта
  • 7.6 Валидационное подтверждение результатов численного расчёта
  • 7.7 Вывод
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ А. Значения вариантного расчёта тепловой схемы
• ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Значения вариантного расчёта в программе А2GTP
• ПРИЛОЖЕНИЕ В. Чертёж прототипа установки