Лаборатория аэродинамики турбин

Основные направления деятельности отдела:

Лаборатория исследований паротурбинных установок включает в свой состав исследовательский стенд для изучения моделей проточных частей низкого давления паровых турбин – Экспериментальная Турбина Низкого Давления (ЭТНД­2). Стенд был построен в 1970 г. и значительно реконструирован в 1994 ­ 1996 гг., а затем в 2008 и 2017 годах.

Около 20 типов различных проточных частей ЦНД паровых турбин, разработанных ЛМЗ, Невским заводом (Россия), Харьковским турбинным заводом (Украина), МАН (ФРГ), АББ и АЛЬСТОМ (Швейцария), были исследованы на этом стенде.

Экспериментальная Турбина Низкого Давления (ЭТНД-2)

ЭТНД-2 :  Система контроля и управления

Стенд ЭТНД-2

  • С начала 70-х до середины 90-х годов ХХ века на стенде в составе НПО ЦКТИ проводились исследования проточных частей ЛМЗ, ХТГЗ, НЗЛ, а также фирмы MAN.
  • После коренной модернизации с октября 1997 было проведено более 900 тестов для ABB, Alstom and GE.
  • 11 различных моделей проточных частей с рабочими лопатками последних ступеней от 30 до 50 дюймов были исследованы в широком диапазоне режимов как для новых, так и для модернизируемых турбин.
  • Области исследования
  • Определение КПД:

    • последней ступени с диффузором (сменный элемент)
    • двух последних ступеней с диффузором
    • предпоследней ступени
    • группы первых ступеней
  • Трехмерные характеристики потока за:

    • последней ступенью (L-0)
    • предпоследней ступенью (L-1)
    • третьей с конца ступенью (L-2)
  • Вибрация рабочих лопаток

    • последней ступени (с помощью тензометрических датчиков и бесконтактного метода tip timing)
    • предпоследней ступени (бесконтактный метод tip timing)
  • Нестационарный поток за последней ступенью (L-0) предпоследней ступенью (L-1) направляющей лопаткой (в зазоре последней степени)
  • Температурные поля
  • Влажность пара за каждой из трех последних ступеней
  • Вибрация, деформация и перемещения

Зазоры в проточной части и мониторинг температур статорных элементов

Контроль вибрации роторов турбины и гидротормозов

  • Исследование структуры потока

  • 5-ти канальные пневматические зонды.
  • Определение давлений и скоростей в осевом, радиальном и окружном направлениях.
  • До 3-х зондов в одном сечении.
  • До- и сверхзвуковая калибровка зондов на паре.
  • Автоматическая 2-D система позиционирования зондов.
  • Возможность ручного выбора положения зонда в лопаточном канале.

Параметры стенда

Модель турбины

  • Лопатки ступеней низкого давления.
  • Разрезной вал (3-5 последних ступеней на 2-х валах).
  • Приводная турбина мощностью 1.2МВт для холостого хода ступеней заднего ротора.
  • Гидротормоза с абсорбируемой мощностью 7.5МВт на каждом валу.
  • Коэффициент моделирования1:4-1:3 для турбины 50 Гц .
  • Рабочее тело водяной пар.

  • Измерительные системы и оборудование

Все исследования предваряются динамической балансировкой и опытами в вакуумной камере. Измерительные системы, инструменты, методы и программное обеспечение разработано и используется на LPMT:

  • Глобальная система сбора данных (GLODAS).
  • Система сбора данных (DAS FLOW) установившегося потока.
  • Система сбора данных неустановившегося потока DAS Unsteady FLOW.
  • Система измерения влажности WMS.
  • Система измерения перемещений и деформаций DAS STRUCTURE ANSYS, CFX, SCADA, different DAS/DES, Databases, web applications.
  • Специальный калибровочный стенд для 5-ти канального зонда.
  • GLODAS: измерители момента, измерители расхода потока, более 200 датчиков статического давления, термопары и систему измерения влажности (WMS) ;
  • DAS FLOW: траверсирование 5-ти канальными зондами и зондами влажности;
  • DAS Unsteady FLOW: подвижные и неподвижные датчики динамического давления;
  • WMS: 6 оптических зондов и высокоскоростной видео зонд;
  • DAS STRUCTURE: тензодатчики, бесконтактный метод tip timing, датчики радиальных зазоров и датчики осевых перемещений, термопары; Калибровочный стенд для 5-ти канального зонда: до- и сверх- звуковые сопла, пар перегретый или влажный
  • Измерительные системы и оборудование

  • Функции стенда
  • Проектирование моделей (совместно с разработчиками лопаток).
  • Проектирование валов, корпуса и других компонентов, производство и контроль качества.
  • Монтаж, введение в действие и безопасная эксплуатация турбины.
  • Исследование вибрации лопаток (110%-0%).
  • Исследования аэро-механического демпфирования.
  • Несинхронные колебания.
  • Аэродинамика (3D поток) / исследования КПД Сбор и обработка данных.
  • Визуализация данных и их отправка заказчику (web interface).

Работы по аэродинамике трактов и шумоглушению

  • Расчетное обеспечение мероприятий по снижению шума и вибраций на предприятиях газовой промышленности.
  • Газодинамические и акустические расчеты, разработка конструктивных схем шумоглушителей технологических сбросов газа.
  • Сопоставительный анализ технических решений по выполнению пароперепускных трактов во вновь проектируемой «ЛМЗ» тихоходной турбине К-1200-6,8/25.
  • Модельные аэродинамические исследования выходных трактов СД и НД проектируемой «ЛМЗ» тихоходной турбине К-1200-6,8/25.
  • Аэродинамическая отработка на моделях выхлопного патрубка ЦНД турбины 1000 МВт фирмы Шкода (Чехия).

Стендовая база с использованием воздуха

  • Высокорасходный аэродинамический стенд.
  • Стенд для исследования аэродинамики и гидравлических сопротивлений энергетического оборудования.