1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Теплоэнергетика
  4. № 9, 2023

Теплоэнергетика, 2023, № 9, стр. 18-27

Новый метод определения аэродинамических сил, возникающих в уплотнениях турбин

С. С. Дмитриев a, *, Б. Н. Петрунин a, В. В. Наумов a, И. А. Никитин a

a Национальный исследовательский университет “Московский энергетический институт”
111250 Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Россия

* E-mail: dmitriyevss@mpei.ru

Поступила в редакцию 28.12.2022
После доработки 12.03.2023
Принята к публикации 30.03.2023

Аннотация

Предлагается разработанный и экспериментально апробированный на кафедре паровых и газовых турбин НИУ МЭИ метод расчета аэродинамических сил, позволяющий по значению аэродинамической силы, измеренной в статических условиях, в первом приближении быстро оценить неконсервативную составляющую аэродинамической силы в уплотнениях без применения традиционных дорогостоящих методов исследований. Обоснована возможность расчета неконсервативной составляющей аэродинамической силы при любой частоте вращения ротора в статических условиях. Полученные с использованием нового метода значения неконсервативной составляющей аэродинамической силы в уплотнении по расчетной зависимости, предложенной А.Г. Костюком, были сопоставлены с результатами измерений этой силы для аналогичных моделей уплотнений, проведенных ранее традиционными способами – с помощью тензометрических весов и по показаниям в дренажах камер уплотнений. Далее новый метод определения аэродинамических сил был применен для оценки венцовых сил, зависящих от неравномерности протечки через надбандажное уплотнение и действующих на кольцевую рабочую турбинную решетку Р-26-17А. Сравнение полученных значений с данными исследований, выполненных на стенде ОТ-1 традиционным способом путем тензометрических измерений, показало их хорошее согласие. Предложенный метод позволяет получить качественно и количественно верные результаты и может быть использован для сравнения уплотнений, имеющих разные конфигурации, по значению возникающей в них неконсервативной составляющей силы, способной вызывать автоколебания валопроводов турбомашин. Для отработки метода могут применяться модели роторных частей, не требующих балансировки и изготовленных из недорогих материалов.

Ключевые слова: неконсервативная составляющая аэродинамической силы, уплотнение, рабочая решетка, измерения, жесткость силы, смещение осей ротора и статора, эксцентриситет

Список литературы

  1. Костюк А.Г., Шатохин В.Ф., Иванов Н.М. Расчет пороговой мощности крупных турбоагрегатов // Теплоэнергетика. 1974. № 3. С. 37–42.

  2. Thomas H.J. Instabile Eigenshwingungen von Turbinenlanfern, angefacht durch die Spaltstremung in Stopfbuchsen und Beschunfelungen // Bul. de l′AIM. 1958. V. 71. P. 1039–1063.

  3. Алфорд Дж. Защита лабиринтных уплотнений от изгибных колебаний // Энергетические машины и установки. 1964. № 2. С. 56–65.

  4. Костюк А.Г. Колебания паровых турбоагрегатов // Вибрация в технике: справ. М.: Машиностроение, 1980. Т. 3. С. 300–322.

  5. Костюк А.Г. Анализ нестационарного течения в лабиринтных уплотнениях турбомашин // Теплоэнергетика. 1986. № 12. С. 31–36.

  6. Экспериментальное исследование аэродинамических венцовых сил в турбинной ступени и обоснование метода их расчета / А.Г. Костюк, С.А. Серков, В.В. Наумов, Б.Н. Петрунин // Теплоэнергетика. 1992. № 3. С. 41–45.

  7. Петрунин Б.Н. Исследование аэродинамических сил в уплотнениях турбомашин и экспериментальное обоснование расчетной методики: дис. … канд. техн. наук. М.: МЭИ, 1991.

  8. Экспериментальное обоснование методики расчета аэродинамических возбуждающих сил в уплотнениях турбомашин / А.Г. Костюк, С.А. Серков, Б.Н. Петрунин, А.А. Чистов // Теплоэнергетика. 1994. № 4. С. 32–38.

  9. Дмитриев С.С., Петрунин Б.Н., Ахмед М.Э. А. Экспериментальные исследования влияния вращения ротора и закрутки потока перед уплотнениями на расход утечки // Теплоэнергетика. 2021. № 2. С. 16–27.https://doi.org/10.1134/S0040363621010124

  10. Костюк А.Г. Динамика и прочность турбомашин. М.: Издательский дом МЭИ, 2007.

  11. Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. М.: Энергоатомиздат, 1990.

  12. Щегляев А.В. Паровые турбины. М.: Энергия, 1976.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Теплоэнергетика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал