Максименко презентация ВКР

1. Министерство образования и науки Российской федерации Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого Институт

энергетики
Выпускная квалификационная работа магистра
Разработка турбины для типового турбоэлектрогенератора использующего
энергию редуцирования природного газа
Выполнил:
студент гр. 3241303/80901 А.С. Максименко
Руководитель:
Доцент ВШЭМ ИЭ, к.т.н., профессор Н.А. Забелин

2. Цели и задачи

Цель работы:
Разработка проекта турбодетандера, который будет
использовать для получения электрической энергии
избыточное давление газа.
Задачи решаемые в ходе исследования:
• Сбор информации о параметрах ГРС по всей территории
Российской Федерации
• Анализ полученной информации и выбор наиболее
выгодного варианта для установки турбодетандера
• Расчёт и эскизное проектирование турбодетандерного
генератора
2/28

3. Исходные данные для расчёта

Определение исходных данных:
• За основу были взяты данные о загруженности ГРС ПАО «Газпром»
• Входные и выходные параметры газа определялись с помощью h-S
диаграммы природного газа полученной в программе «REFPROP».
3/28

4. Определение параметров природного газа на входе и выходе в турбодетандер

h-S диаграмма природного газа с изоэнтропийными процессами расширения в турбодетандере без
подогрева
h-S диаграмма природного газа с изоэнтропийным процессом расширения в турбодетандере с подогревом
4/28

5. Анализ потенциала выработки электроэнергии на ГРС

Распределение возможной выработки
электроэнергии на ГРС России
10,91%
Распределение возможной выработки
электроэнергии на ГРС России после
изменения параметров
Крупные ГРС
10,41%
Крупные ГРС
50,23%
Средние ГРС
Мелкие ГРС
38,86%
52,50%
37,09%
Средние ГРС
Малые ГРС
5/28

6. Схема крупной ГРС с турбодетандером

6/28

7. Зависимость высоты направляющей лопатки от среднего диаметра ступени

7/28

8. Зависимость числа U/C_0 от числа оборотов

8/28

9. Зависимость числа сопел от среднего диаметра

9/28

10. Зависимость угла β_1 от среднего диаметра

10/28

11. Расчёт по среднему диаметру исходные данные

11/28

12. Расчёт по среднему диаметру результат расчёта

12/28

13.

Треугольники скоростей и профиль лопатки на
корневом сечении
13/28

14.

Треугольники скоростей и профиль лопатки на
средне-корневом сечении
14/28

15. Треугольники скоростей и профиль лопатки на среднем сечении

15/28

16.

Треугольники скоростей и профиль лопатки на
средне-периферийном сечении
16/28

17.

Треугольники скоростей и профиль лопатки на
периферийном сечении
17/28

18. Прочностной расчёт лопатки

18/28

19. Расчёт нагрузки от центробежных сил

Напряжения вдоль пера лопатки
Напряжения в корневом сечение лопатки
График линеаризованного распределения напряжения по
высоте лопатки
19/28

20. Собственные частоты колебаний лопатки

Первая форма собственных колебаний лопатки
Вторая форма собственных колебаний лопатки
Третья форма собственных колебаний лопатки
Четвертая форма собственных колебаний лопатки
20/28

21. Диаграмма Кэмпбелла для рабочей лопатки

21/28

22. Расчёт напряженного состояния в диске

Напряженное состояние диска по радиусу
Распределение напряжений в диске по радиусу
22/28

23. Определение материалов диска и лопатки

Определение материала лопатки
Определение материала диска
ЭИ 893
23/28

24. Модель нагружения ротора

24/28

25. Формы собственных колебаний ротора

Первая форма собственных колебаний ротора
Вторая форма собственных колебаний ротора
25/28

26. Диаграмма собственных частот ротора в зависимости от жесткости подшипников

26/28

27. Эскиз продольного разреза тубодетандерного генератора

27/28

28. Заключение

• В результате работы был получен эскизный проект
турбодетандерного генератора, для крупной ГРС
• Основные узлы турбодетандера удовлетворяют
условиям прочности
27/28