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.
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
- 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
- Стандартная неопределенность измеренного КПД (1-sigma)
- 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).