Расчет и проектирование газотурбинной установки мощностью 16 МВт на базе конвертированного авиационного двигателя АЛ-31СТН
Аннотация
В настоящей выпускной квалификационной работе было выполнено проектирование газотурбинной установки мощностью 16 МВт на базе авиационного конвертированного двигателя АЛ-31СТН производства ПАО «ОДК-УМПО» (г. Уфа) для привода нагнетателя природного газа. В ходе выполнения работы было принято ориентироваться на массогабаритные характеристики и параметры работы установки-прототипа, поэтому расчетный газогенератор практически полностью соответствует уже разработанной установке.
Выполненная работа включала в себя следующие этапы:
1) тепловой предварительный и уточненный расчеты;
2) моделирование компрессора;
3) газодинамические расчеты турбин в составе газотурбинной установки;
4) расчет потерь энергии;
5) профилирование рабочих и сопловых лопаток последней ступени свободной силовой турбины, разработка их геометрического описания и расчет на прочность рабочей лопатки;
6) разработка модели учета влияния дефектов лопаточного аппарата ОК на характеристики ГТУ
В спецтеме рассмотрен алгоритм анализа влияния дефектов лопаточного аппарата осевого компрессора на характеристики работы газотурбинной установки. Предложено математическое описание топологии геометрии лопаточного профиля, разработан алгоритм построения проточной части осевого компрессора с возможностью внесения локальных дефектов и изменений в лопаточный аппарат для решения задач учета влияния данных изменений на работу турбомашин. В работе так же представлены результаты верификации разработанного описания при помощи методов численного моделирования, а также результаты расчетов профилей при наличии в них геометрических изменений и дефектов.
Практическая значимость выполненной работы заключается в возможности применения разработанного алгоритма на предприятиях-изготовителях турбомашин с целью оценки ресурса газотурбинных установок, а также для осуществления обоснованной комплектации проточных частей лопатками, имеющие геометрические отклонения в рамках допустимых пределов.
Выполненная работа включала в себя следующие этапы:
1) тепловой предварительный и уточненный расчеты;
2) моделирование компрессора;
3) газодинамические расчеты турбин в составе газотурбинной установки;
4) расчет потерь энергии;
5) профилирование рабочих и сопловых лопаток последней ступени свободной силовой турбины, разработка их геометрического описания и расчет на прочность рабочей лопатки;
6) разработка модели учета влияния дефектов лопаточного аппарата ОК на характеристики ГТУ
В спецтеме рассмотрен алгоритм анализа влияния дефектов лопаточного аппарата осевого компрессора на характеристики работы газотурбинной установки. Предложено математическое описание топологии геометрии лопаточного профиля, разработан алгоритм построения проточной части осевого компрессора с возможностью внесения локальных дефектов и изменений в лопаточный аппарат для решения задач учета влияния данных изменений на работу турбомашин. В работе так же представлены результаты верификации разработанного описания при помощи методов численного моделирования, а также результаты расчетов профилей при наличии в них геометрических изменений и дефектов.
Практическая значимость выполненной работы заключается в возможности применения разработанного алгоритма на предприятиях-изготовителях турбомашин с целью оценки ресурса газотурбинных установок, а также для осуществления обоснованной комплектации проточных частей лопатками, имеющие геометрические отклонения в рамках допустимых пределов.