Способ учета эффективности отсеков проточной части многоступенчатых турбомашин при расчете энергетических характеристик

Введение. Современные способы расчета энергетических характеристик паротурбинных установок (ПТУ) основаны на создании цифровых моделей. При этом, основным компонентом модели всей ПТУ является модель многоступенчатой турбины.

Цель исследований — совершенствование существующих способов расчета энергетических характеристик с учётом влияния экономичности отсеков.

Методы. В статье представлены результаты исследований, касающихся новых методов разработки энергетических характеристик многоступенчатых турбомашин. В частности, предложен новый способ учета влияния изменения эффективности отсеков проточной части многоступенчатых турбомашин от протекающего через них расхода среды. Представлен метод расчета энергетических характеристик турбомашин. Предлагаемый метод основан на построении модели турбоустановки, учитывающей изменение технико-экономических показателей ее отдельных элементов от нагрузки.

Результаты. В настоящей статье приведены результаты теоретического обоснования нелинейной зависимости мощности отсеков турбомашины от протекающего через них массового расхода рабочего тела, основанные на изменении внутреннего КПД ступеней при переменных режимах, описанных уравнением Стодола-Флюгеля.

На основе решения уравнения Стодола-Флюгеля, уравнения для лопаточного КПД и уравнения изоэнтропийного теплоперепада получена зависимость эффективности работы отсека турбомашины от относительного расхода протекающей среды. Даны указания по ее применению при моделировании турбомашин.

Проведен анализ экспериментальных данных, полученных в результате испытаний паровой турбины типа ПТ-60-130/13. Представлены экспериментальные зависимости КПД ступеней от протекающего расхода пара. Установлено, что предлагаемая зависимость внутреннего КПД отсеков турбомашин качественно соответствует теоретическим и экспериментальным данным и может применяться в расчетах энергетических характеристик и моделировании.

В качестве практической значимости исследований следует отметить разработку модели турбоустановки ПТ-60-130/13. Приведена диаграмма режимов, построенная с помощью модели, соответствующая результатам тепловых испытаний.

Заключение. Разработанная модель турбоустановки позволяет моделировать любые режимы работы в зависимости от электрической и тепловых нагрузок. Также с помощью модели возможно учитывать влияние отклонения внешних факторов от номинальных значений при разработки системы поправок или оценки увеличения затрат топлива, связанных с этими отклонениями.