Содержание

Введение…………………………………………………………………………...4

1. Патентный обзор…………………………………………………….....………6

2. Постановка задачи……………………………………………………………...7

3. Расчет тепловой схемы………………………………………...………………8

4. Газодинамический расчет авиационного двигателя……………………..…17

4.1 Газодинамический расчет осевого компрессора……………….……….…17

4.2. Газодинамический расчет турбины компрессора…………………..….…26

4.2.1. Предварительный газодинамический расчет ТК……………………..…26

4.2.2. Расчет системы охлаждения турбины компрессора……………………29

4.2.2.1. Охлаждение СЛ первой ступени ТК………………………...…………29

4.2.2.2. Охлаждение СЛ второй ступени ТК……………………………...……30

4.2.2.3. Охлаждение РЛ первой ступени ТК……………………………...……31

4.2.2.4. Охлаждение РЛ второй ступени ТК………………………………...…32

4.2.2.5. Охлаждение дисков……………………………….………………….…33

4.2.2.6. Охлаждение вставок над рабочими лопатками…………...…………..34

4.2.3. Окончательный газодинамический расчет ТК………………………….35

4.3. Газодинамический расчет силовой турбины……………………...………39

4.4. Расчет закрутки потока………………………………………….………….43

4.5. Построение профилей лопаточного аппарата……………………………..45

5. Прочностные расчеты………………………………………………...………53

5.1. Расчет на прочность РЛ 2-ой ступени СТ………………………………....53

5.1.1. Расчет профильной части лопатки на растяжение и изгиб………….....54

5.1.2. Расчет на прочность лопаточного хвоста…………………………...…...60

5.1.3. Расчет частоты колебаний рабочей лопатки…………………….………64

5.2. Расчет на прочность диска 2-ой ступени СТ………………………….…..67

5.2.1. Расчет на прочность обода диска…………………………….…………..67

5.2.2. Расчет на прочность диска…………………………………….………….68

5.3 Расчет критической частоты вращения ротора………………………….73

6. Технология изготовления диска 2-ой ступени СТ……………………..…...77

7. Экономическое обоснование проекта…………………………………….…83

8. Охрана труда………..……………….......................................……………93

Заключение……………………………………………….……..………………113

Литература………………………………………………………………...……114

Введение

Развитие и совершенствование сети магистральных газопроводов сопровождается развитием технологий транспортировки газа, совершенствованием энергетической базы компрессорных станций (КС). В настоящее время газотурбинная техника занимает доминирующее положение в качестве энергоприводов нагнетателей природного газа. В свете развития сети магистральных газопроводов актуальной представляется задача определения перспективных направлений при создании новых и модернизации существующих газотурбинных установок (ГТУ) для компрессорных станций.

По типу применяемых газоперекачивающих агрегатов (ГПА) КС разделяют на: станции, оборудованные поршневыми компрессорами с газомоторным приводом (газомотокомпрессорами); станции, оборудованные центробежными нагнетателями с газотурбинным приводом; станции, оборудованные центробежными нагнетателями с приводом от электродвигателей.

Для газопроводов с большой пропускной способностью наиболее эффективное применение находят центробежные нагнетатели с приводом от газотурбинных установок или электродвигателей.

Многочисленные исследования эффективности применения различных видов привода центробежных нагнетателей показали наибольшую экономичность газотурбинного привода.

Однако большинство КС в России, с учетом их удаленности от линий электропередач, оборудуют ГПА, состоящими из центробежных нагнетателей с приводом от ГТУ. Такой газотурбинный газоперекачивающий агрегат включает в себя газотурбинную установку, центробежный нагнетатель природного газа и следующее вспомогательное оборудование: комплексное воздухоочистительное устройство; выхлопное устройство; системы: топливную, пусковую, масляную, автоматического управления, регулирования и защиты, охлаждения масла, гидравлического уплотнения нагнетателя.

Из большого числа возможных схем газотурбинных установок на газопроводах наибольшее распространение получили установки простого цикла, выполненные без регенерации или с регенерацией тепла выхлопных газов, с независимой силовой турбиной низкого давления для привода нагнетателя газа.

Газотурбинные приводы нагнетателей для ГПА на базе ГТУ простого термодинамического цикла являются доминирующими. К.п.д. наиболее совершенных ГТУ в классе мощностей 2,5…8 МВт достигают значения 32 %, в классе 15…25 МВт – 36%, а в классе 35…50 МВт - 42 %.

Новое поколение магистральных газопроводов (МГ) связано с появлением нового типа труб - большого диаметра, бесшовных, которые выдерживают более высокое давление. Для прокачки газа с требуемым давлением по таким трубам потребовалось повышение единичной мощности ГТУ для привода нагнетателя до уровня 30-40 МВт.