Нацiональне надбання України

  • 2
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
    2
    Shares

Постановою Кабінету Міністрів України № 665 від 27 грудня 2006 року науково-дослідний комплекс експериментальних установок кафедри турбiнобудування внесений до Державного реєстру наукових об’єктів, які становлять «Національне надбання України«.

Науково-дослідний комплекс експериментальних установок кафедри має важливе науково-практичне значення для енергетики країни, тому що має унікальне експериментальне устаткування з великими технічними можливостями і важливим науковим значенням.

Наукове значення об’єкта визначається передовими в Україні й у світі напрямками експериментальних і теоретичних досліджень турбомашин, проведених на його базі. Ведуться газодинамічні дослідження, які визначають основні принципи проектування парових турбін великої одиничної потужності й дослідження у галузі теплофізичних проблем турбобудування, що дають можливість вирішувати проблеми термічної маневреності й експлуатаційної надійності парових і газових турбін.

За своїми технічними можливостями і оснащенням науково-дослідний комплекс не має аналогів в Україні.

До складу об’єкта входить унікальне експериментальне устаткування:

  • компресорне господарство, що складається із трьох відцентрових нагнітачів (споживана потужність 3500, 800 і 700 КВт), п’яти повітродувок, трьох поршневих компресорів, електроенергетичного силового устаткування, систем масло- і водопостачання, повітрозабірників, холодильників, вологовіддільників, ресиверів, камер глушіння, системи подачі стиснутого повітря довжиною близько 5 км із запірними арматурами, градирні з басейном та іншими пристроями;
  • науково-експериментальна база, до складу якої входять три унікальні експериментальні повітряні турбіни, дві великомасштабні експериментальні установки, тарувальне сопло, установка для вивчення режимів роботи тягодуттьових машин, два стенди плоских решіток, два стенди для дослідження надзвукових течій, повітряна високошвидкісна аеродинамічна труба, рідкометалевий стенд для дослідження теплообміну у лопатках високотемпературних газових турбін; експериментальна установка для дослідження підшипників та інші експериментальні стенди й установки;
  • навчально-експериментальна лабораторія модульного типу, що складається із трьох стендів для дослідження теплообміну і п’яти стендів для дослідження газодинаміки турбомашин.

Основна частина науково-дослідного комплексу експериментальних установок розташована у чотириповерховій будівлі кафедри турбінобудування та займає площу близько 900м2. Енергетичне устаткування встановлено у цокольному поверсі компресорної площею понад 1000м2.

За час існування комплексу кафедрою турбінобудування НТУ «ХПІ» проведений великий обсяг експериментальних і теоретичних досліджень.

Розроблено нові високоекономічні ступені турбін зі «зворотним закрученням». Створено нові високоекономічні напрямні і робочі профілі.

У результаті проведення великого обсягу теоретичних, конструкторських, розрахункових і експериментальних робіт, виконаних ВАТ «Турбоатом» і кафедрою турбінобудування НТУ «ХПІ», вироблені принципи проектування останнього ступеня ЦНТ, що забезпечують його надійність у широкому діапазоні режимів експлуатації турбіни.

Створення останніх ступенів ЦНТ із довжиною робочої лопатки 1030 мм для турбін із частотою обертання 3000 об/хв (використовуються у турбінах 220, 500 і 750 МВт) і довжиною 1450 мм для турбін із частотою обертання 1500 об /хв (для турбін 500 і 1млн КВт) разом із роботами щодо вдосконалення вихлопних патрубків та оптимізації меридіальних обводів проточної частини стало важливим етапом у розвитку вітчизняного турбінобудування. Робочі лопатки останніх ступенів відрізняються підвищеною надійністю, економічністю і за низкою показників перевершують світові зразки.

Вперше у світі і в Україні, а саме в НТУ «ХПІ» на кафедр і турбінобудування створений новий науковий напрямок — оптимальне проектування проточної частини осьових турбін. Розроблено основи теорії оптимального проектування проточної частини, створено методи визначення оптимальної кількості ступенів у циліндрах, вибору оптимального розподілу параметрів пари в проточній частині, оптимальних законів закручення напрямних і робочих лопаток, створення нових високоекономічних оптимальних профілів. Комплекс досліджень кафедри турбінобудування в цьому напрямку ліг в основу системи автоматизованого проектування турбін ВАТ «Турбоатом».

З метою підвищення ККД і надійності циліндрів низького тиску проведені масштабні дослідження із проблеми створення широкорежимних вихлопних патрубків.

Значні розрахунково-теоретичні й експериментальні дослідження проведено в галузі теплофізичних проблем турбобудування з метою підвищення маневреності й експлутаційної надійності турбоустановок. Проведено дослідження в галузі теорії теплопровідності, електротеплової аналогії, контактного й конвективного теплообміну на поверхнях турбінних лопаток, полотнах дисків, у лабіринтових ущільненнях, у підшипниках ковзання, при течії двофазного потоку. Створено новий тип приладів для вимірювання відносного подовження роторів турбін.

Результати досліджень в галузі охолодження елементів високотемпературних газових турбін широко впроваджені в промисловості.

Наукові дослідження на кафедрі ведуть 3 доктори технічних наук, 16 кандидатів технічних наук, 16 наукових співробітників та 5 аспірантів. Дослідження проводяться за бюджетною тематикою й за господарськими договорами та охоплюють два напрямки: економічність і надійність парогазотурбобудування й теплофізика.

Можливість високоточних вимірювань параметрів потоку й потужності при проведенні досліджень на експериментальних повітряних турбінах дозволяє атестувати сучасні методи розрахунку просторових, нестаціонарних і в’язких течій. Експериментальні дослідження моделей ступенів спільно з розрахунками натурних ступенів із застосуванням сучасних методів дозволять створити високоекономічні ступені для заново спроектованих турбін і для модернізації тих, що перебувають в експлуатації на електростанціях України. Важливими завданнями залишаються відпрацьовування профілів соплових і робочих лопаток у широкому діапазоні кутів натікання потоку, дослідження течій у приграничних шарах і розробка способів керування цими течіями з метою мінімізації втрат у решітках. Проведення дослідження моделей останніх ступенів разом з вихлопними патрубками в широкому діапазоні режимів роботи дасть можливість підвищити економічність парових турбін. Важливим завданням є випробування кільцевих решіток, дифузорів, сопел, перехідних і вихлопних патрубків парових і газових турбін з метою визначення шляхів підвищення їхньої економічності. Становлять практичний інтерес проведення досліджень елементів турбомашин у великомасштабній аеродинамічній трубі при до — і надзвукових швидкостях потоку й більших витратах робочого тіла. Продовжуються роботи з моделювання складних процесів у вихідних пристроях турбін, дослідження модельних сопел і тарування зондів при надзвукових течіях. Планується також створення економічних ламінаризованих лопаткових апаратів парових і охолоджуваних високотемпературних газових турбін. У зв’язку з організацією в Україні власного виробництва тяглодуттьових машин, широко застосовуваних у металургії й енергетиці, потрібно проведення робіт з підвищення їхньої економічності, надійності й конкурентоспроможності, що визначає необхідність проведення експериментальних досліджень з метою одержання режимних характеристик цих агрегатів.

Стійкий поступальний економічний розвиток України вимагає збільшення виробництва електричної енергії. У цих умовах НТУ «ХПІ», що має у своїй структурі науково-дослідний комплекс експериментальних установок для вивчення газодинамічних і теплофізічних процесів у турбомашинах, здатний відіграти важливу роль у науковому забезпеченні комплексної модернізації турбінного устаткування енергетичної галузі країни.

Кафедра запрошує до співробітництва всі зацікавлені організації для проведення спільних розробок на господарськодоговірній основі.