Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Исследование и разработка стопорно-регулирующих клапанов, обладающих повышенной надёжностью и низким аэродинамическим сопротивлением

Диссертация: Исследование и разработка стопорно-регулирующих клапанов, обладающих повышенной надёжностью и низким аэродинамическим сопротивлением
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Регулирующие клапаны являются исполнительными органами системы парораспределения турбины, и от их надёжности зависит надёжность эксплуатации всей турбоустановки. По этой причине проблема создания высоконадёжных клапанов, обладающих при полном открытии, низким сопротивлением является весьма актуальной. Эта проблема становится особенно серьёзной при повышении начальных параметров пара, так как… Читать ещё >

Содержание

  • Условные обозначения и сокращения
  • ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 1. 1. Стопорно-регулирующие клапаны, их достоинства и недостатки
    • 1. 2. Особенности течения среды в системе «клапан-диффузор»
    • 1. 3. Причины нестабильной работы регулирующих клапанов паровых турбин
    • 1. 4. Выбор формы запорного органа
    • 1. 5. Целесообразность снижения скорости в клапанном канале
    • 1. 6. Способы разгрузки клапана от подъёмного усилия
    • 1. 7. Постановка задачи исследования
  • ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛАПАНОВ, МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ, ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ И ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ, ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 2. 1. Описание экспериментальной установки, системы измерений и методики обработки опытных данных
    • 2. 2. Оценка погрешности измерения приведенного расхода
    • 2. 3. Описание объектов исследования
      • 2. 4. 1. Новая конструкция стопорно-регулирующего клапана
      • 2. 4. 2. Описание исследованных моделей
  • ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СИЛОВЫХ И АЭРОДИНА -МИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МОДЕЛЕЙ НОВОГО СТОПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА
    • 3. 1. Исследование силовых характеристик моделей регулирующего клапана в составе нового комбинированного клапана

Исследование и разработка стопорно-регулирующих клапанов, обладающих повышенной надёжностью и низким аэродинамическим сопротивлением (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Регулирующие клапаны являются исполнительными органами системы парораспределения турбины, и от их надёжности зависит надёжность эксплуатации всей турбоустановки. По этой причине проблема создания высоконадёжных клапанов, обладающих при полном открытии, низким сопротивлением является весьма актуальной. Эта проблема становится особенно серьёзной при повышении начальных параметров пара, так как с ростом начального давления растут статические усилия и резко возрастают динамические нагрузки на все подвижные элементы клапана.

Кроме того, ряд исследований последнего времени показал целесообразность более широкого использования дроссельного регулирования и, соответственно, становится весьма актуальной проблема создания клапанов повышенной пропускной способности при минимальном гидравлическом сопротивлении на их полном открытии. Существующие конструктивные решения этим требованиям не удовлетворяют, так как для увеличения расхода необходимо либо увеличивать расчётную скорость пара, либо увеличивать посадочные диаметры клапанов. В первом случае растёт сопротивление в системе паровпуска, а во-втором — усилие, необходимое для перестановки клапанов. Одновременно существенно возрастают проблемы с обеспечением надёжности всей конструкции. Здесь перспективным направлением является разработка новых комбинированных стопорно-регулирующих клапанов.

Таким образом, актуальность предлагаемой работы определяется не только существующими сейчас проблемами, но и всем комплексом проблем, с которыми неизбежно придётся столкнуться при создании следующего поколения энергетических турбин. 7.

Работа выполнялась на кафедре паровых и газовых турбин МЭИ (ТУ) при активной поддержке сотрудников сектора «Диффузорных течений», которым автор выражает искреннюю благодарность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПО РАБОТЕ.

1. Создан универсальный экспериментальный стенд, который совместно с используемой современной измерительной аппаратурой позволяет проводить исследования нестационарных силовых и расходных характеристик как комбинированных стопорно-регулирующих клапанов, так и отдельно стопорных или регулирующих клапанов различной конструкции.

2. Получены осциллограммы силовых характеристик различных вариантов конструктивного исполнения регулирующего клапана в составе комбинированной конструкции, что позволило установить основные факторы, влияющие на надёжность и сопротивление органов паровпуска, и на этой основе разработать новые клапаны, сопротивление которых при полном открытии не превышает 2% от начального давления пара, а уровень динамических сил на всех режимах работы турбины не превышает 0.3% от величины статической нагрузки на шток клапана.

3. Экспериментально показано, что соединение камеры разгрузки клапана с клапанным каналом не через центральное отверстие его чаши, а посредством отверстий перфорации на её обтекаемой поверхности и введение в конструкцию клапана промежуточной демпферной камеры позволяет практически полностью избежать пульсаций сил на штоке клапана и приблизительно в 4 раза снизить статические усилия по сравнению с неразгруженным клапаном.

4. Исследовано влияние расположения отверстий перфорации на обтекаемой поверхности чаши регулирующего клапана на его силовые характеристики. Показано, что размещение перфорации вблизи посадочного диаметра позволяет получить максимальную степень разгрузки клапана и минимальные усилия на его штоке.

5. Исследовано влияние конуса подгрузки на силовые характеристики клапана. Показано, что выключение разгрузки клапана путём прекращения доступа пара в его камеру разгрузки при подъёме h= 0.15 — 0.16 создаёт на полном открытии клапана усилие, обеспечивающее надёжное прижатие чаши клапана к головке штока.

6. Исследовано влияние перфорации на уровень нестационарных сил клапана при малых подъёмах h <0.15 и сверхкритических перепадах давления на нём. Показано, что выполнение на обтекаемой поверхности чаши трёх рядов перфорации, максимально приближенных к области посадочного диаметра клапана, с кольцевыми канавками, объединяющими все отверстия рядов перфорации, обеспечивает практически полное отсутствие пульсаций усилий на штоке клапана, во всём рабочем диапазоне перепадов давления на клапане 82 и при всех подъёмах клапана.

7. Проведена визуализация течения рабочего тела в клапанной коробке для двух наиболее распространённых типоразмеров клапанов, показала полное отсутствие циркуляционного течения рабочей среды не только в клапанной коробке, но и в последующем клапанном канале.

8. Новый стопорно-регулирующий клапан, установлен на турбине 18К360 на электростанции в г. Белхатув в Польше. Независимые натурные испытания и опыт эксплуатации нового стопорно-регулирующего клапана в течении 2-х лет подтвердили его заявленные характеристики.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Паротурбинные установки атомных электростанций / Под ред. Ю. Ф. Косяка. — М.: Энергия, 1978. — 312 с.
  2. Паровая турбин К-160−130 ХТГЗ / Под ред. С. П. Соболева. М.: Энергия, 1980.-С.67.
  3. И.И., Иванов В. А., Кириллов А. И. Паровые турбины и паротурбинные установки. Л.: Машиностроение, — 1978. — 276 с.
  4. B.C. Регулирование паровых турбин Харьковского турбинного завода// Энергомашиностроение. 1959. -№ 12. — С. 14−19.
  5. B.C., Рожанский В. Е. Клапан защиты паровой турбины от разгона. А.С. № 113 212 (СССР). Опубл. в бюл. «Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки». 1958. № 5. — С. 137.
  6. А.Е., Симонов Б. П. Новые регулирующие клапаны паровых турбин, их характеристики и опыт эксплуатации // Теплоэнергетика. -1996. -№ 1.- С. 18−22.
  7. ЩегляевА.В. Паровые турбины. М.: Энергия, 1976. -368 с.
  8. Паровая турбина К-500−240 ХТГЗ / Под ред. В. Н. Саввина. М.: Энергоатомиздат, 1984. — 264 с.
  9. М.Я., Сысоева В. А., Новопавловский Б. П. Силовые и вибрационные характеристики регулирующих клапанов паровых турбин//Энергомашиностроение. -1972.-№ 4.-С. 39−41.
  10. Ю.Трояновский Б. М. Турбины для атомных электростанций. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1978. — 232 с.
  11. П.Веллер В. Н. О регулировании мощных паровых турбин // Электрические станции. 1960. — № 10. — С.17−22.
  12. В.Н. Расчетно-экспериментальный путь совершенствования регулирующих клапанов мощных паровых турбин: Автореф. дис. к-та техн. наук. М., 1985. — 17 с.
  13. Патент № 2 008 440. Бюл. № 4. 28.02.94. Комбинированный стопорно-регулирующий клапан // Зарянкин А. Е., Кирюхин В. И., Демичева Д.И.
  14. А. с. 168 968 СССР. БИ № 5, 26.11.65. Регулирующий клапан / Ф. А. Басов (СССР).
  15. В.Н., Погорелов С. И. Силовые и аэродинамические характеристики регулирующих клапанов // Сб. науч. тр. № 203. Проблемы совершенствования турбомашин. М.: Моск. энергетич. инт, — 1989.-С.36−41.
  16. А.Д. Стационарные паровые турбины. М.: Энергоатомиздат, 1990. — 640 с.
  17. А. с. 421 784 СССР, FOld 17/00, 21.09.72. Устройство для регулирования расхода пара в турбину / М. М. Волынский, В. Н. Проскурин, И. Г. Левит (СССР).г
  18. Arkadij Zaryankin, Jerzy Sliwinski, Elzbieta Michalek Doswiadczenia z eksploatacji zaworow odcinajaco-regulacyjnych do turbin 18K360 / Problemy I innowacje w remontach energetycznych. Jugowice. 27−29 XI 2002. P.275−281.
  19. А.Д., Крупенников Б. Н., Петрунин C.B. Атлас конструкций деталей турбин. 1990.
  20. А. с. 584 349 (Швейцария) F01D 17/10 31.01.77. Kombiniertes Schnellschluss und RegeWentil/ Kudernatsch Giinter, Oberle Arthur (Швейцария).
  21. A.M. Разработка и комплексное исследование стопорно-регулирующей арматуры транспортных теплосиловых установок: Автореф. дис.. к-та техн. наук. МЭИ. М., 1993.
  22. М.Е., Зарянкин А. Е. Газодинамика диффузоров и выхлопных патрубков турбомашин. М.: «Энергия», 1970. — 384 с. 23. www.alstom.com.
  23. M.E., Зарянкин А. Е. Гидрогазодинамика. М.: Энергоатомиздат, 1984.-384 с.
  24. А.Е., Головин В. А., Этт В.В. Влияние условий входа на аэродинамические характеристики регулирующих клапанов // Теплоэнергетика. 1975. — № 1. — С. 87−90.
  25. А.Е., Ефремов А. А., Этт В.В. Об использовании диффузоров в регулирующих клапанах паровых турбин // Теплоэнергетика. 1977. — № 9. — С. 20−23.
  26. А.Е., Грибин В. Г. Некоторые характеристики регулирующих клапанов турбомашин // Энергомашиностроение. -1983.-№ 9.- С. 6−8.
  27. А.Е., Этт В.В., Грибин В. Г., Тарват X. Особенности применения диффузорных седел в клапанах различной конструкции // Изв. вузов. Энергетика. -1981.-№ 2.-С. 43−46.
  28. А. с. 399 671 СССР, F01D 17/10 F16K 1/34, 02.07.71. Регулирующий клапан / А. Е. Зарянкин (СССР).
  29. А.Е., Толкачев Б. П. Реконструкция регулирующих клапанов на турбинах типа ПТ-60, Р-50 J1M3 // Тр. ин -та / Моск. энергетич. ин-т (ТУ). 1980.-Вып. 504.-С. 33−38.
  30. А.Е., Киселев Л. Е., Кауркин В. Н., Серегин В. А. Эффективность совершенствования регулирующих клапанов паровых турбин // Тр. ин-та /Моск. энергетич. ин-т (ТУ).- 1984. -Вып. 626.-С. 16−20.
  31. А.Е., Киселев JI.E., Кауркин В. Н., Иванов С. Н. Аэродинамические пути повышения надежности регулирующихклапанов 11 Тр. ин -та / Моск. энергетич. ин-т (ТУ). 1986. — Вып. 115.- С. 70−77.
  32. А.Е., Толкачёв Б. П. Опыт эксплуатации и результаты испытаний промышленного образца перфорированного клапана // НИИ Информэнергомаш. 1980. — № 84. — С. 22 -25.
  33. В.А. Аэродинамическое совершенствование клапанов паровых турбин с целью снижения потерь давления в системе паровпуска: Автореф. дис. к-та техн. наук. М., 1984. — 18 с.
  34. А.Е., Киселев JI.E., Погорелов С. И., Серегин В. А. Некоторые вопросы модернизации регулирующих клапанов паровых турбин // Тр. ин-та / Моск. энергетич. ин-т (ТУ). 1982. -Вып. 574.-С. 62−67.
  35. А.Е. Вопросы совершенствования и профилирования регулирующих клапанов паровых турбин // Энергомашиностроение. -1986.-№ 11.-С. 25−29.
  36. А. Е. Отрыв пограничного слоя и некоторые новые методы его предотвращения в диффузорных каналах // Вестник МЭИ. 1995.- № 3.
  37. Ю.В., Бойцова Э. А. О причинах нестабильной работы регулирующих клапанов мощных паровых турбин //Теплоэнергетика. 1963. — № 3. — С. 25−29.
  38. .М., Корягин А. В. Экономическая эффективность снижения потерь давления в клапанных системах паровых турбин // Вестник МЭИ. 1996. — № 4.
  39. В.В., Козлов И. С., Орлик В. Г. О виброактивности регулирующих клапанов паровых турбин // Тяжёлое машиностроение.- 1993. № 8.
  40. В.Д., Юрченко В. П., Яблоник JI.P. Исследование источников шума и вибрации клапанов // Изв. вузов. Энергетика. -1979.-Хо 2.-С. 62−67.
  41. Ю.В. О причинах и путях устранения нестабильной работы регулирующих клапанов мощных паровых турбин: Автореф. дис. .к-та. техн. наук. М.: ВТИ, 1963.-24 с.
  42. Г. А. О типах колебаний регулирующих клапанов паровых турбин // Теплоэнергетика. 1978. — № 9.-С. 19−24.
  43. Т.К. О колебаниях регулирующих клапанов паровых турбин // Котлостроение. 1952. — № 6. — С. 37−44.
  44. В.Г., Ханин Г. А. О повышении вибрационной надёжности регулирующих клапанов высокого давления паровых турбин мощностью 800 МВт. Л.: JIM3, — 1983.
  45. А.Г. Анализ колебаний в пароподводящей системе паровых турбин // Теплоэнергетика. 1998. — № 8. — С. 17 -24.
  46. А.Г., Куменко А. И., Некрасов A.JI. и др. Экспериментальный анализ пульсаций давления в пароподводящих органах турбоагрегата // Теплоэнергетика. 2000 — № 6. — С. 50 -52.
  47. А.Е., Толкачев Б. П. Причины виброакустических шумов в клапанах паровых турбин // Тр. ин-та / Моск. энергетич. ин-т (ТУ). 1980. -№ 505. — С. 77−83.
  48. А.Е. Совершенствование регулирующих клапанов паровых турбин // Теплоэнергетика. 1986. -№ 11.- С. 25 — 29.
  49. В.Г., Денисов В. Н., Тарват X. Влияние клапанной коробки на характеристики системы паровпуска // Тр. ин-та / Моск. энергетич. ин-т (ТУ).-1982.-Вып. 574.-С. 90−96.
  50. Г. А. О моделировании колебаний регулирующих клапанов паровых турбин. // Энергомашиностроение. -1978.-№ 7.-С. 41−43.
  51. М.Е., Самойлович Г. С. Основы аэродинамики осевых турбомашин. М.: Машгиз, 1959. — 427 с.
  52. Н., Бозан Г., Негря В. Определение силовых характеристик односедельных регулирующих клапанов паровой турбины // Constructiade Masini. 1996. — № 1. (Русск. перевод).
  53. В.М. Экспериментальные характеристики регулирующих клапанов // Энергомашиностроение. 1973. — № 6. — С. 32 -34.
  54. А.Е., Этт В.В., Зарянкин В. А. Сравнительная оценка регулирующих клапанов паровых турбин // Теплоэнергетика. 2001. -№ 3. — С. 53−57.
  55. А.Е., Черноштан В. И. Аэродинамические принципы проектирования клапанов паровых турбин // Теплоэнергетика. -1997. -№ 1.- С. 51−54.
  56. А.Е., Головина Л. Г., Серегин В. А. Влияние формы входного участка регулирующего клапана на распределение скоростей // Энергомашиностроение. 1983. -№ 6.-С. 12−13.
  57. А.А. Совершенствование регулирующих клапанов паровых турбин в трансзвуковой области течения: Дисс.. канд. техн. наук. М.: МЭИ, 1994.-173 с.
  58. А. с. 922 390 СССР, F01D 17/10 F16K 1/34, 30.09.80. Регулирующий клапан / А. Е. Зарянкин, В. Г. Грибин, Этт В. В., Киселёв Л. Е. и др. (СССР).
  59. Этт В. В. Исследование и аэродинамическое совершенствование регулирующих клапанов паровых турбин: Автореф. дис.. к-та техн. наук.- М., 1975.-24с.
  60. С.И. Комплексное исследование и разработка новых регулирующих клапанов паровых турбин с целью повышения их надежности и экономичности: Автореф. дис.. к-та техн. наук. -МЭИ. М., 1989.- 17 с.
  61. А. с. 2 068 139 СССР МКИ6 F16K 1/00. 20.10.96. Бюл. № 29. Регулирующий клапан / А. Е. Зарянкин, В. Е. Каращук, Б. П. Симонов (СССР).
  62. Д.Р., Перетятко Д. В. Освоение и совершенствование системы регулирования, парораспределения и защиты энергоблоков 800 МВт Запорожской ГРЭС // Электрические станции. 1984. — № 1-С. 24−27.
  63. Ю. Совершенствование органов парораспределения паровых турбин с отбором пара: Автореф. дис.. к-та. техн. наук. М, 1987.- 16 с.
  64. А.Е., Кауркин В. Н., Серегин В. А., Хавеман Ю. Аэродинамические характеристики колокольных клапанов // Тр. ин -та / Моск. энергетич. ин-т. 1984. — Вып. 623.- С. 120−123.
  65. А.Е., Симонов Б. П., Парамонов А. Н., Коротков В. В. О вибрационной надёжности тарельчатых и профилированных регулирующих клапанов // Теплоэнергетика. 2002. — № 6. — С.35−38.
  66. B.C., Колодочко С. А. Снижение гидравлических потерь в регулирующих клапанах турбин // Электрические станции. 1959. — № 6.- С. 14−18.
  67. В.И. Пути и методы снижения шума регулирующих клапанов // Судостроение за рубежом. 1978. -№ 2. — С. 13−25.
  68. А.Е., Кауркин В. Н., Погорелов С. И. Основные характеристики новых разгруженных регулирующих клапанов // Тр. ин-та / Моск. энергетич. ин-т (ТУ). 1993.- № 663.
  69. А. с. 438 794 СССР, F01D 17/10, 05.08.74. Регулирующий клапан паровой турбин/ В. И. Лезман (СССР).
  70. А. с. 580 332 СССР, F01D 17/10. Устройство для регулирования подачи пара в турбину / С. Н. Иванов (СССР) // Открытия. Изобретения. № 42. 1977.
  71. А. с. 1 592 523 СССР МКИ5 А1 F01D 17/14. 15.09.90. Бюл № 34 Регулирующий разгруженный клапан / А. Е. Зарянкин, Л. Е. Киселёв, В. Н. Кауркин, С. И. Погорелов (СССР).
  72. А. с. 538 143 СССР, F01D 17/10, 05.12.76. Регулирующий клапан / В. М. Карлинер (СССР).
  73. А. с. 423 389 Швейцария, F06K 15 773/64, 26.04.67. Entlastetes Einsitzventil / Artur Oberle (Швейцария).
  74. И.И. Регулирование паровых и газовых турбин. М.-Л.: Госэнергоиздат, — 1953. — 407 с.
  75. И.С. К вопросу об определении расхода среды через регулирующий клапан турбины // Изв. вузов. Энергетика. 1981. — № 5. -С. 103−104.
  76. М.В. К расчету сопл и клапанов // Теплоэнергетика. -1954.-№ 10.- С. 42−46.
  77. Turbine design envolves to match steam conditions. // Power. 1966. vol. 10, № 12, p. 18−21.
  78. A.H. Расчёт течений в элементах турбомашин. М.: Машиностроение, 1967. — с. 186.
  79. Тензометрия в машиностроении / Под ред. Р. А. Макарова. М.: Машиностроение, 1975. 288 с.
  80. Н.И. Введение в метрологию. М.: Издательство стандартов, 1976.
  81. Ю.С. Обработка результатов наблюдений. М.: МЭИ, 1980.
  82. ГОСТ 8.011 -72. Показатели точности измерений и формы представления результатов измерений. М.: Изд-во стандартов, 1972.
  83. А.В. К вопросу о снижении потерь давления в регулирующих клапанах паровых турбин // Тр. ин -та / Моск. энергетич. ин-т (ТУ). 1963. — Вып. 47.- С. 117−127.213
  84. В.И. О характере движения пара в клапанной коробке // Энергомашиностроение. 1959. -№ 11. — С. 38−41.
  85. Ю.В., Тубянский Л. И., Генкин А. Л. Измерение пульсаций давления в регулирующих клапанах паровых турбин // Теплоэнергетика.-1961.-№ З.-С. 33−36.
  86. Л.И. Испытание органов парораспределения паровых турбин. В кн.: Исследование элементов паровых и газовых турбин. -М.Л.: Машгиз, 1960. — С. 133 — 148.
  87. Pluviose М. Etude des instadilites d’ecoulement dans les soupapes de reglage de turbines a vapeur. // Revue Francaise de Mecanique. 1981. -n.78. — p. 13−29.
  88. B.B., Филатова B.A., Шведова А. И. Экспериментальное исследование расходной характеристики клапана с разгрузкой // Теплоэнергетика. 1969. — № 12. — С.24 -27.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!