НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ

ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАШИНОСТРОЕНИЯ им. А. Н. Подгорного

Отдел гидроаэромеханики энергетических машин

Расчет и проектирование проточных частей паровых, газовых и гидравлических энергетических установок

    Разработан метод проектирования проточных частей паровых, газовых и гидравлических энергетических установок, в котором используются математические модели различных уровней сложности, в том числе методы расчета пространственных вязких турбулентных течений. Геометрии проточных частей строятся с помощью методов аналитического профилирования, исходными данными для которых служит ограниченное число параметрических величин. Это позволяет, с одной стороны, сократить время проектирования, а с другой – обеспечивать высокий уровень аэрогидродинамического совершенства создаваемых конструкций.
    При нарастающем дефиците энергоресурсов важным требованием, предъявляемым к современным турбоустановкам, является их высокая экономичность. Повышение экономичности энергетических установок возможно за счет газогидродинамического совершенствования проточных частей и пространственного профилирования лопаточных аппаратов. Разработанный метод позволяет обеспечить высокий уровень эффективности разрабатываемых или модернизируемых проточных частей, сократить время проектирования и экспериментальной доводки энергетических установок.
    С помощью метода были разработаны либо модернизированы энергетические машины различного назначения: турбодетандер, турбина на низкокипящем рабочем теле, теплофикационная турбина среднего давления.

    Турбина турбодетандера МТДА-3,0-10,4-МП-У2. (производитель – ПАО «Турбогаз»). Турбина является одноступенчатой радиально-осевого типа. Внутренний КПД турбины превышает 92 % во всем диапазоне режимов работы.
    В настоящее время турбина с разработанной проточной частью изготовлена (рис. а), установлена на турбодетандере МТДА-3,0-10,4-МП-У2 Тимофеевского нефтегазоконденсатного месторождения Гадяцкого района Полтавской области (рис. б) и прошла испытания, в результате которых были подтверждены все заявленные характеристики.

Турбодетандер МТДА-3,0-10,4-МП-У2

a – рабочее колесо

Рабочее колесо
б – действующий агрегат

Действующий агрегат

Турбина для когенерационной установки мощностью 100 кВт
Спроектирована семиступенчатая осевая минитурбина для когенерационной установки с частотой вращения вала 9000 об/мин и электрической мощностью 100 кВт

Осевая минитурбина
Осевая минитурбина

Проточная часть ЦСД турбины Т-125/150-12,8

    Разработана проточная часть среднего давления новой модификации теплофикационной турбины Т-125/150-12,8. Турбин данной серии на территории бывшего СССР установлено более 300 единиц. На основе расчетных исследований и анализа течения были определены мероприятия по повышению газодинамической эффективности проточной части. Суммарный внутренний КПД предлагаемой новой конструкции составил 92,3 %, что на 2,9 % выше, чем у исходного варианта. В настоящее время выпущена конструкторская документация и идет процесс изготовления турбины, окончание которого запланировано на 2015 год.
    Разработанный метод проектирования проточных частей паровых, газовых и гидравлических энергетических установок внедрен или используется в ГП «ЗМКБ «Прогресс» им. А.Г. Ивченко (г. Запорожье, Украина), ГП НПКГ «Заря-Машпрект» (г. Николаев, Украина), ОАО «ЛМЗ» (г. Санкт-Петербург, РФ), ФГУП ММПП «Салют» (г. Москва, РФ), ПАО «Сумское НПО им. М.В. Фрунзе» (г. Сумы, Украина), НПО «Сатурн» (г. Рыбинск, РФ), ПАО «Мотор Сич» (г. Запорожье, Украина), Alstom Power Elblag (г. Ельблонг, Польша), ПАО «Турбогаз» (г. Харьков, Украина), ПАО «Турбоатом» (г. Харьков, Украина), ООО «Харьковтурбоинжиниринг» (г. Харьков, Украина), ООО «Донвентилятор» (г. Харьков, Украина), ЗАО «Уральский турбинный завод» (г. Екатеринбург, РФ).