Расчет и проектирование газотурбинной установки мощностью 16 МВт на базе конвертированного авиационного двигателя АЛ-31СТН
Аннотация
В данной выпускной квалификационной работе разрабатывается трехвальная газотурбинная установка мощностью 16 МВт на базе прототипа газотурбинного двигателя АЛ-31СТН, который используется для привода центробежного нагнетателя.
Двигатель АЛ-31СТН имеет следующие параметры:
− расход воздуха – 64,5 кг/с;
− эффективная мощность Nе = 16 МВт;
− температура на входе в ТВД ТГ = 1460 К;
− степень повышения давлении ПК = 17,5.
Выполнены тепловой расчет схемы ГТУ и газодинамический расчет турбины высокого давления (ТВД), турбины низкого давления (ТНД) и силовой турбины (СТ). Основной задачей начального этапа расчета является определение расчетного соотношения давлений (πк), обеспечивающего либо максимальную экономичность ГТУ, либо минимальные габаритные размеры.
После выбора πк производится уточненный расчет номинального режима работы, учитывая истинные значения теплоемкости и определяют расход рабочего тела, исходя из заданной мощности. После производится моделирование компрессора. Задача моделирования заключается в том, чтобы под заданный массовый расход сделать натурный компрессор. Так как модельный (прототип) компрессор зарекомендовал себя в эксплуатации, а создавать новый компрессор с неизвестной характеристикой затратно и рискованно. Пользуется методом моделирования компрессора.
Далее производится предварительный расчет, задачей которого является определение статического давления за последней ступенью. После
этого выполняется газодинамический расчет по среднему диаметру и с учетом закрутки. Целью газодинамического расчета является определение площадей проходных сечений венцов, расчет кинематических параметров потока и выбор осевых ширин и зазоров. На основе ГДР по среднему диаметру строится эскиз проточной части, служащий для выбора оптимальной степени уширения. В результате расчетов были разработаны чертежи продольного разреза ГТУ, рабочей лопатки ССТ и тепловая схема ГТУ.
Также был проведен анализ проекта реконструкции ГТН-16 с применением на конвертированный ГТД типа АЛ-31СТН с двухступенчатой
силовой турбиной.
Двигатель АЛ-31СТН имеет следующие параметры:
− расход воздуха – 64,5 кг/с;
− эффективная мощность Nе = 16 МВт;
− температура на входе в ТВД ТГ = 1460 К;
− степень повышения давлении ПК = 17,5.
Выполнены тепловой расчет схемы ГТУ и газодинамический расчет турбины высокого давления (ТВД), турбины низкого давления (ТНД) и силовой турбины (СТ). Основной задачей начального этапа расчета является определение расчетного соотношения давлений (πк), обеспечивающего либо максимальную экономичность ГТУ, либо минимальные габаритные размеры.
После выбора πк производится уточненный расчет номинального режима работы, учитывая истинные значения теплоемкости и определяют расход рабочего тела, исходя из заданной мощности. После производится моделирование компрессора. Задача моделирования заключается в том, чтобы под заданный массовый расход сделать натурный компрессор. Так как модельный (прототип) компрессор зарекомендовал себя в эксплуатации, а создавать новый компрессор с неизвестной характеристикой затратно и рискованно. Пользуется методом моделирования компрессора.
Далее производится предварительный расчет, задачей которого является определение статического давления за последней ступенью. После
этого выполняется газодинамический расчет по среднему диаметру и с учетом закрутки. Целью газодинамического расчета является определение площадей проходных сечений венцов, расчет кинематических параметров потока и выбор осевых ширин и зазоров. На основе ГДР по среднему диаметру строится эскиз проточной части, служащий для выбора оптимальной степени уширения. В результате расчетов были разработаны чертежи продольного разреза ГТУ, рабочей лопатки ССТ и тепловая схема ГТУ.
Также был проведен анализ проекта реконструкции ГТН-16 с применением на конвертированный ГТД типа АЛ-31СТН с двухступенчатой
силовой турбиной.