Влияние влажности на потери энергии в последних ступенях паровых турбин

Татьяна [Tatyana] Владимировна [V.] Богомолова [Bogomolova]; Владимир [Vladimir] Георгиевич [G.] Грибин [Gribin]

doi:10.24160/1993-6982-2023-1-113-119

Татьяна [Tatyana] Владимировна [V.] Богомолова [Bogomolova]
Владимир [Vladimir] Георгиевич [G.] Грибин [Gribin]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2023-1-113-119

Keywords: last stage, moisture content, energy losses, peripheral separation, intra-channel separation, erosion

Abstract

A method for calculating energy losses due to moisture content is presented, which takes into account the intra-channel and peripheral separation in condensing steam turbine LPC last stages and the actual moisture distribution over the stage height. It is shown that with the consideration of peripheral and intra-channel separation in the stage with a 1200-mm long rotor blade, the losses due to moisture content are decreased by 1.3% and, accordingly, stage efficiency h_ri^st is increased by the same value.

If the separated moisture is distributed taking into account the location of the intra-channel separation slots, and the separated peripheral moisture is distributed according to a linear law in the stage upper quarter, the real moisture content value at the periphery will decrease by 8%. This will make it possible to more accurately take into account the rotor blade droplet impingement erosion at the blade peripheral zone inlet section.

It is recommended to calculate the energy losses due to moisture content not in the internal relative efficiency h_r_i as part of additional losses, but inside the blade efficiency h_rb, because these losses take place in the stage cascades, unlike other types of additional losses. This approach will help more accurately determine the following flow characteristics in the stage: relative velocities M₁ and M₂, velocity coefficients in the nozzle j and rotor y cascades, stage reaction ratio r, etc.

Information about authors

Татьяна [Tatyana] Владимировна [V.] Богомолова [Bogomolova]

Dr.Sci. (Techn.), Professor of Steam and Gas Turbines Dept., NRU MPEI, e-mail: Bogomo-lovatv@mpei.ru

Владимир [Vladimir] Георгиевич [G.] Грибин [Gribin]

Dr.Sci. (Techn.), Head of Steam and Gas Turbines Dept., NRU MPEI, e-mail: Gribinvg@mpei.ru

References

1. Грибин В.Г. и др. Экспериментальное исследование особенностей движения частиц жидкой фазы в межлопаточном канале сопловой решѐтки паровой турбины // Электрические станции. 2016. № 11. С. 19—26.
2. Усачев К.М. Вдув перегретого пара в каналы сопловых решеток влажнопаровых турбин // Научная дискуссия: вопросы технических наук: Сб. статей по материалам ХХIII—ХХIV Междунар. заочной науч.-практ. конф. М.: Междунар центр науки и образования, 2014.
3. Grübel M., Starzmann J., Schtaltz M., Eberle T., Vogt D.M. Two-phase Flow Modeling and Measurements in Low-pressure Turbines: Pt. II — Turbine Wetness Measurement and Comparison to CFD-predictions // Proc. ASME Turbo Expo. 2014. V. 1. P. 25245.
4. Попов В.В. и др. Экспериментальное исследование внутриканальной сепарации в плоском пакете сопловых турбинных лопаток в потоке влажного пара // Электрические станции. 2016. № 1. С. 21—29.
5. Назаров В.В., Усачев К.М. Основные направления развития конструкции систем внутриканального удаления и дробления влаги в проточных частях влажнопаровых турбин Ч. 1 // Тяжелое машиностроение. 2014. № 7. С. 13—17.
6. Назаров В.В., Усачев К.М. Основные направления развития конструкции систем внутриканального удаления и дробления влаги в проточных частях влажнопаровых турбин. Ч. 2 // Тяжелое машиностроение. 2014. № 8. С. 17—22.
7. Усачев К.М. Каплеударная нагрузка длинных рабочих лопаток ступени влажнопаровой турбины // Научная дискуссия: вопросы технических наук: Сб. статей по материалам ХХIII—ХХIV Междунар. заочной науч.-практ. конф. М.: Междунар центр науки и образования, 2014.
8. Усачев К.М. Вдув перегретого пара в каналы сопловых решеток влажнопаровых турбин как способ повышения эффективности и эрозионной стойкости // Энергетика: эффективность, надежность, безопасность: Сб. статей по материалам XX науч.-техн. конф. Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2014.
9. Kaneko Y., Yamashita H., Ooyama H. Analysis and Verification Test of Damping Characteristics of Steam Turbine Hollow Vane with Friction Damper // Proc. ASME Turbo Expo. 2014. V. 1. P. 25157.
10. Schuerhoff J., Ghicov A., Sattler K. Advanced Water Droplet Erosion Protection for Modern Low Pressure Steam Turbine Steel Blades // Proc. ASME Turbo Expo. 2015. P. 43140.
11. Дейч М.Е. Газодинамика решеток турбомашин. М.: Энергоатомиздат, 1996.
12. Богомолова Т.В., Калинина Л.А. Расчет потерь энергии в турбинной ступени большой веерности // Вестник МЭИ. 2005. № 4. С. 11—17.
---
Для цитирования: Богомолова Т.В., Грибин В.Г. Влияние влажности на потери энергии в последних ступенях паровых турбин // Вестник МЭИ. 2023. № 1. С. 113—119. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-1-113-119.
#
1. Gribin V.G. i dr. Eksperimental'noe Issledovanie Osobennostey Dvizheniya Chastits Zhidkoy Fazy v Mezhlopatochnom Kanale Soplovoy Reshѐtki Parovoy Turbiny. Elektricheskie stantsii. 2016;11:19—26. (in Russian).
2. Usachev K.M. Vduv Peregretogo Para v Kanaly Soplovykh Reshetok Vlazhnoparovykh Turbin. Nauchnaya Diskussiya: Voprosy Tekhnicheskikh Nauk: Sb. Statey po Materialam ХХIII—ХХIV Mezhdunar. Zaochnoy Nauch.-prakt. Konf. M.: Mezhdunar Tsentr Nauki i Obrazovaniya, 2014. (in Russian).
3. Grübel M., Starzmann J., Schtaltz M., Eberle T., Vogt D.M. Two-phase Flow Modeling and Measurements in Low-pressure Turbines: Pt. II — Turbine Wetness Measurement and Comparison to CFD-predictions. Proc. ASME Turbo Expo. 2014;1:25245.
4. Popov V.V. i dr. Eksperimental'noe Issledovanie Vnutrikanal'noy Separatsii v Ploskom Pakete Soplovykh Turbinnykh Lopatok v Potoke Vlazhnogo Para. Elektricheskie Stantsii. 2016;1:21—29. (in Russian).
5. Nazarov V.V., Usachev K.M. Osnovnye Napravleniya Razvitiya Konstruktsii Sistem Vnutrikanal'nogo Udaleniya i Drobleniya Vlagi v Protochnykh Chastyakh Vlazhnoparovykh Turbin Ch. 1. Tyazheloe Mashinostroenie. 2014;7:13—17. (in Russian).
6. Nazarov V.V., Usachev K.M. Osnovnye Napravleniya Razvitiya Konstruktsii Sistem Vnutrikanal'nogo Udaleniya i Drobleniya Vlagi v Protochnykh Chastyakh Vlazhnoparovykh Turbin. Ch. 2. Tyazheloe Mashinostroenie. 2014;8:17—22. (in Russian).
7. Usachev K.M. Kapleudarnaya Nagruzka Dlinnykh Rabochikh Lopatok Stupeni Vlazhnoparovoy Turbiny. Nauchnaya Diskussiya: Voprosy Tekhnicheskikh Nauk: Sb. Statey po Materialam ХХIII—ХХIV Mezhdunar. Zaochnoy Nauch.-prakt. Konf. M.: Mezhdunar Tsentr Nauki i Obrazovaniya, 2014. (in Russian).
8. Usachev K.M. Vduv Peregretogo Para v Kanaly Soplovykh Reshetok Vlazhnoparovykh Turbin kak Sposob Povysheniya Effektivnosti i Erozionnoy Stoykosti. Energetika: Effektivnost', Nadezhnost', Bezopasnost': Sb. Statey po Materialam XX Nauch.-Tekhn. Konf. Tomsk: Izd-vo Tomskogo Politekhn. Un-ta, 2014. (in Russian).
9. Kaneko Y., Yamashita H., Ooyama H. Analysis and Verification Test of Damping Characteristics of Steam Turbine Hollow Vane with Friction Damper. Proc. ASME Turbo Expo. 2014;1:25157.
10. Schuerhoff J., Ghicov A., Sattler K. Advanced Water Droplet Erosion Protection for Modern Low Pressure Steam Turbine Steel Blades. Proc. ASME Turbo Expo. 2015:43140.
11. Deych M.E. Gazodinamika Reshetok Turbomashin. M.: Energoatomizdat, 1996. (in Russian).
12. Bogomolova T.V., Kalinina L.A. Raschet Poter' Energii v Turbinnoy Stupeni Bol'shoy Veernosti. Vestnik MEI. 2005;4:11—17. (in Russian).
---
For citation: Bogomolova T.V., Gribin V.G. The Influence of Moisture Content on Energy Losses in the Steam Turbine Last Stages. Bulletin of MPEI. 2023;1:113—119. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-1-113-119.