Obliczenia numeryczne stopni turbin parowych z uwzględnieniem upustów regeneracyjnych

• Autorzy: Szymaniak M.

Warianty tytułu

EN

CFD calculations of steam turbine stages with extraction points

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obliczenia przepływu przez stopnie turbin parowych realizuje się zwykle przy założeniu symetrii i periodyczności obwodowej geometrii dla określonych warunków brzegowych. W ten sposób, poprzez zastąpienie obszaru obliczeniowego obejmującego cały wieniec kierowniczy bądź wirnikowy obszarem zredukowanym do jednego kanału w każdym z wieńców skraca się w sposób zdecydowany czasy żmudnych obliczeń numerycznych CFD rozwiązujących układ równań Naviera-Stokesa [1]. Uproszczenie powyższe może być źródłem błędów w przypadkach, gdy w układach łopatkowych występują przepływy zaburzające obwodową symetrię. Należą do nich m.in. wypływy przez rurociągi upustowe wyprowadzające parę z turbiny do wymienników regeneracyjnych. W prezentowanej pracy dokonano oszacowania charakteru i zakresu efektów powyższej nie-symetryczności w zastosowaniu do ostatnich stopni części niskoprężnej turbiny 200 MW z upustem, przy uwzględnieniu intensywnych przecieków nad łopatkami poprzedzającego wieńca wirnikowego, które utrudniają wypływ pary do upustu. Zjawisko to w obliczeniach jedno- i dwuwymiarowych często bywało zaniedbywane ze względu na skomplikowany charakter przepływu i korygowano je przez odpowiednie współczynniki korekcyjne otrzymane na podstawie badań doświadczalnych. Zakładano również jednorodny obwodowy przepływ pary przez turbinę [2]. W niniejszej pracy zastosowano dwuetapową procedurę poszukiwania rozwiązania, w której połączono "symetryczne" obliczenia przepływu pary przez stopnie sąsiadujące z upustem (obliczenia te realizowane były dla wieńców reprezentowanych przez pojedyncze kanały ze zmiennymi warunkami brzegowymi), z obliczeniami "niesymetrycznymi" przepływu przez dyfuzor międzywieńcowy z komorą upustową. Rozwiązanie otrzymano drogą kolejnych iteracji obliczeń w obu obszarach sprzężonych ze sobą warunkami zszycia przy odpowiednio zaproponowanej metodyce uśrednień parametrów po obwodzie. W obliczeniach zastosowano kody FlowER i Fluent.

EN

The article presents the 200 MW LP turbine stage calculations taking into account leakage flows over the rotor blades in the area of the regeneration extraction point. A methodology is described which allows the user to shorten the time-consuming CFD calculations solving the Navier-Stokes equation system in the examined area. A two-stage procedure was applied, in which two types of calculations were coupled together. The first type is one-to-one passage calculation of steam flow through the turbine stages in the vicinity of the extraction point. This type of calculations preserves the circumferential periodicity condition. The second type is the circumferentially non-symmetrical calculation of flow through the inter-stage diffuser with the extraction chamber. The calculations were preformed using 3D CFD codes, FlowER and Fluent, in the two above mentioned areas respectively. The solution was found using an iterative procedure for these areas coupled by boundary conditions, until the convergence of calculations was reached.

Słowa kluczowe

PL

obliczenia numeryczne; przepływ; turbina; turbina parowa

EN

numerical computation; turbine

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Systems : journal of transdisciplinary systems science
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 11, nr 1
• Strony: 292--299
• Opis fizyczny: bibliogr. 4 poz.

Twórcy

autor

Szymaniak M.

• Instytut Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk, Fiszera 14, 80-231 Gdańsk,

Bibliografia

• [1] MARCINKOWSKI S., GARDZILEWICZ A., Niektóre aspekty eksploatacji części niskoprężnych turbin parowych na podstawie badań cieplno-przepływowych, Mat. Konferencji Problemy Badawcze Energetyki, Warszawa, 1993.
• [2] PERYCZ S., Turbiny parowe i gazowe, Maszyny Przepływowe t.11,Ossolineum, 1990.
• [3] MARCINKOWSKI S., GARDZILEWICZ A., Analiza wyników pomiarów przepływu pary w części niskoprężnej turbiny K-200-ND37 blok Nr 9 w El/ Turów, Oprac. Nr 30/94, Diagnostyka Maszyn Sp. z o.o., Gdańsk, 1994.
• [4] GARDZILEWICZ A., ŚWIRYDCZUK ]., BADUR ]., KARCZ M., WERNER R., SZYREJKO CZ., Methodology of CFD computations applied for analysis flows through steam turbine exhaust hood, Trans. IFFM, vol 113, Gdańsk, 2003, 157-168.