Steam Turbine Low Pressure Cylinder Last Stage by the Blades Spatial Profiling
The paper presents an option of the steam condensing turbine K-325-23.5 (K-300 series) low pressure cylinder flow part improvement due to the last stage modernization. The K-325-23.5 turbine is designed to replace the outdated K-300 series turbines, which together with the K-200 series turbines form...
Gespeichert in:
| Datum: | 2020 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2020
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/198993 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Energy Technologies & Resource Saving |
Institution
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-198993 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2020-03-26T11:25:48Z |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
spatial profiling numerical modeling spatial flow gas-dynamic efficiency steam turbine last stage UDC 621.165 532.6 |
| spellingShingle |
spatial profiling numerical modeling spatial flow gas-dynamic efficiency steam turbine last stage UDC 621.165 532.6 Rusanov, Andrii V. Shvetsov, Viktor L. Alyokhina, Svitlana V. Pashchenko, Natalia V. Rusanov, Roman A. Ishchenko, Mykhailo H. Slaston, Liubov O. Sherfedinov, Riza B. Steam Turbine Low Pressure Cylinder Last Stage by the Blades Spatial Profiling |
| topic_facet |
пространственное профилирование численное моделирование пространственное течение газодинамическая эффективность паровая турбина последняя ступень УДК 621.165 532.6 просторове профілювання числове моделювання просторова течія газодинамічна ефективність парова турбіна останній ступінь УДК 621.165 532.6 spatial profiling numerical modeling spatial flow gas-dynamic efficiency steam turbine last stage UDC 621.165 532.6 |
| format |
Article |
| author |
Rusanov, Andrii V. Shvetsov, Viktor L. Alyokhina, Svitlana V. Pashchenko, Natalia V. Rusanov, Roman A. Ishchenko, Mykhailo H. Slaston, Liubov O. Sherfedinov, Riza B. |
| author_facet |
Rusanov, Andrii V. Shvetsov, Viktor L. Alyokhina, Svitlana V. Pashchenko, Natalia V. Rusanov, Roman A. Ishchenko, Mykhailo H. Slaston, Liubov O. Sherfedinov, Riza B. |
| author_sort |
Rusanov, Andrii V. |
| title |
Steam Turbine Low Pressure Cylinder Last Stage by the Blades Spatial Profiling |
| title_short |
Steam Turbine Low Pressure Cylinder Last Stage by the Blades Spatial Profiling |
| title_full |
Steam Turbine Low Pressure Cylinder Last Stage by the Blades Spatial Profiling |
| title_fullStr |
Steam Turbine Low Pressure Cylinder Last Stage by the Blades Spatial Profiling |
| title_full_unstemmed |
Steam Turbine Low Pressure Cylinder Last Stage by the Blades Spatial Profiling |
| title_sort |
steam turbine low pressure cylinder last stage by the blades spatial profiling |
| title_alt |
Повышение эффективности последней ступени цилиндра низкого давления паровой турбины за счет пространственного профилирования лопаток Підвищення ефективності останнього ступеня циліндра низького тиску парової турбіни за рахунок просторового профілювання лопаток |
| description |
The paper presents an option of the steam condensing turbine K-325-23.5 (K-300 series) low pressure cylinder flow part improvement due to the last stage modernization. The K-325-23.5 turbine is designed to replace the outdated K-300 series turbines, which together with the K-200 series turbines form the basis of Ukraine's thermal energy. In the modernized flow part, new last stage guide apparatus blades with a complex circular lean near the hub are used. The purpose of the modernization was to increase the low-pressure cylinder efficiency in the "bad" condenser vacuum to ensure that it did not "decrease" its efficiency at rated operating modes. The modernized low-pressure cylinder flow part is developed with the usage of modern methods of the viscous three-dimensional flow calculation based on the numerical integration of the Reynolds-averaged Navier-Stoks equations. For the turbulent effects, a two-parameter differential SST Menter turbulence model is applied, and for the hydraulic fluid real properties, the IAPWS-95 state equation is used. To construct the axial blades three-dimensional geometry, the original method, the initial data for which was the limited number of parameterized quantities, was used. The applied methods of gas-dynamic calculations and design of flow turbomachines are implemented in the IPMFlow software package, which is the development of the FlowER and FlowER-U software packages. The researched low-pressure cylinder flow part is limited by the last two stages (4th and 5th). A difference grid with a total element volume of more than 3 million is used to construct the calculation area. The research examined more than 20 options of the last stage stator blades. In the modernized flow part of the low-pressure cylinder last stage at rated operating mode, the gain of the efficiency coefficient (efficiency) is 0.9% and power – 0.61 MW. In the mode of "bad" condenser vacuum (with high pressure) a significant increase is achieved: efficiency – by 11.5%, power increased by almost 2 MW. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2020 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/198993 |
| work_keys_str_mv |
AT rusanovandriiv steamturbinelowpressurecylinderlaststagebythebladesspatialprofiling AT shvetsovviktorl steamturbinelowpressurecylinderlaststagebythebladesspatialprofiling AT alyokhinasvitlanav steamturbinelowpressurecylinderlaststagebythebladesspatialprofiling AT pashchenkonataliav steamturbinelowpressurecylinderlaststagebythebladesspatialprofiling AT rusanovromana steamturbinelowpressurecylinderlaststagebythebladesspatialprofiling AT ishchenkomykhailoh steamturbinelowpressurecylinderlaststagebythebladesspatialprofiling AT slastonliubovo steamturbinelowpressurecylinderlaststagebythebladesspatialprofiling AT sherfedinovrizab steamturbinelowpressurecylinderlaststagebythebladesspatialprofiling AT rusanovandriiv povyšenieéffektivnostiposlednejstupenicilindranizkogodavleniâparovojturbinyzasčetprostranstvennogoprofilirovaniâlopatok AT shvetsovviktorl povyšenieéffektivnostiposlednejstupenicilindranizkogodavleniâparovojturbinyzasčetprostranstvennogoprofilirovaniâlopatok AT alyokhinasvitlanav povyšenieéffektivnostiposlednejstupenicilindranizkogodavleniâparovojturbinyzasčetprostranstvennogoprofilirovaniâlopatok AT pashchenkonataliav povyšenieéffektivnostiposlednejstupenicilindranizkogodavleniâparovojturbinyzasčetprostranstvennogoprofilirovaniâlopatok AT rusanovromana povyšenieéffektivnostiposlednejstupenicilindranizkogodavleniâparovojturbinyzasčetprostranstvennogoprofilirovaniâlopatok AT ishchenkomykhailoh povyšenieéffektivnostiposlednejstupenicilindranizkogodavleniâparovojturbinyzasčetprostranstvennogoprofilirovaniâlopatok AT slastonliubovo povyšenieéffektivnostiposlednejstupenicilindranizkogodavleniâparovojturbinyzasčetprostranstvennogoprofilirovaniâlopatok AT sherfedinovrizab povyšenieéffektivnostiposlednejstupenicilindranizkogodavleniâparovojturbinyzasčetprostranstvennogoprofilirovaniâlopatok AT rusanovandriiv pídviŝennâefektivnostíostannʹogostupenâcilíndranizʹkogotiskuparovoíturbínizarahunokprostorovogoprofílûvannâlopatok AT shvetsovviktorl pídviŝennâefektivnostíostannʹogostupenâcilíndranizʹkogotiskuparovoíturbínizarahunokprostorovogoprofílûvannâlopatok AT alyokhinasvitlanav pídviŝennâefektivnostíostannʹogostupenâcilíndranizʹkogotiskuparovoíturbínizarahunokprostorovogoprofílûvannâlopatok AT pashchenkonataliav pídviŝennâefektivnostíostannʹogostupenâcilíndranizʹkogotiskuparovoíturbínizarahunokprostorovogoprofílûvannâlopatok AT rusanovromana pídviŝennâefektivnostíostannʹogostupenâcilíndranizʹkogotiskuparovoíturbínizarahunokprostorovogoprofílûvannâlopatok AT ishchenkomykhailoh pídviŝennâefektivnostíostannʹogostupenâcilíndranizʹkogotiskuparovoíturbínizarahunokprostorovogoprofílûvannâlopatok AT slastonliubovo pídviŝennâefektivnostíostannʹogostupenâcilíndranizʹkogotiskuparovoíturbínizarahunokprostorovogoprofílûvannâlopatok AT sherfedinovrizab pídviŝennâefektivnostíostannʹogostupenâcilíndranizʹkogotiskuparovoíturbínizarahunokprostorovogoprofílûvannâlopatok |
| first_indexed |
2025-07-17T12:02:08Z |
| last_indexed |
2025-07-17T12:02:08Z |
| _version_ |
1850411732698136576 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-1989932020-03-26T11:25:48Z Steam Turbine Low Pressure Cylinder Last Stage by the Blades Spatial Profiling Повышение эффективности последней ступени цилиндра низкого давления паровой турбины за счет пространственного профилирования лопаток Підвищення ефективності останнього ступеня циліндра низького тиску парової турбіни за рахунок просторового профілювання лопаток Rusanov, Andrii V. Shvetsov, Viktor L. Alyokhina, Svitlana V. Pashchenko, Natalia V. Rusanov, Roman A. Ishchenko, Mykhailo H. Slaston, Liubov O. Sherfedinov, Riza B. пространственное профилирование численное моделирование пространственное течение газодинамическая эффективность паровая турбина последняя ступень УДК 621.165 532.6 просторове профілювання числове моделювання просторова течія газодинамічна ефективність парова турбіна останній ступінь УДК 621.165 532.6 spatial profiling numerical modeling spatial flow gas-dynamic efficiency steam turbine last stage UDC 621.165 532.6 The paper presents an option of the steam condensing turbine K-325-23.5 (K-300 series) low pressure cylinder flow part improvement due to the last stage modernization. The K-325-23.5 turbine is designed to replace the outdated K-300 series turbines, which together with the K-200 series turbines form the basis of Ukraine's thermal energy. In the modernized flow part, new last stage guide apparatus blades with a complex circular lean near the hub are used. The purpose of the modernization was to increase the low-pressure cylinder efficiency in the "bad" condenser vacuum to ensure that it did not "decrease" its efficiency at rated operating modes. The modernized low-pressure cylinder flow part is developed with the usage of modern methods of the viscous three-dimensional flow calculation based on the numerical integration of the Reynolds-averaged Navier-Stoks equations. For the turbulent effects, a two-parameter differential SST Menter turbulence model is applied, and for the hydraulic fluid real properties, the IAPWS-95 state equation is used. To construct the axial blades three-dimensional geometry, the original method, the initial data for which was the limited number of parameterized quantities, was used. The applied methods of gas-dynamic calculations and design of flow turbomachines are implemented in the IPMFlow software package, which is the development of the FlowER and FlowER-U software packages. The researched low-pressure cylinder flow part is limited by the last two stages (4th and 5th). A difference grid with a total element volume of more than 3 million is used to construct the calculation area. The research examined more than 20 options of the last stage stator blades. In the modernized flow part of the low-pressure cylinder last stage at rated operating mode, the gain of the efficiency coefficient (efficiency) is 0.9% and power – 0.61 MW. In the mode of "bad" condenser vacuum (with high pressure) a significant increase is achieved: efficiency – by 11.5%, power increased by almost 2 MW. В работе представлен вариант усовершенствования проточной части цилиндра низкого давления (ЦНД) паровой конденсационной турбины К-325-23,5 (серия К-300) за счет модернизации последней ступени. Турбина К-325-23,5 разработана для замены устаревших турбин серии К-300, которые вместе с турбинами серии К-200 составляют основу тепловой энергетики Украины. В модернизированной проточной части применены новые лопатки направляющего аппарата последней ступени со сложным окружным навалом у корня. Целью модернизации было повышение эффективности ЦНД на режимах «плохого» вакуума в конденсаторе с обеспечением «неснижения» его эффективности на номинальных режимах работы. Усовершенствованная проточная часть ЦНД разработана с использованием современных методов расчета вязкого трехмерного течения, основанных на численном интегрировании осредненных уравнений Навье-Стокса. Для турбулентных эффектов используется двупараметрическая модель турбулентности SST Ментера, а для учета реальных свойств рабочего тела – уравнение состояния IAPWS-95. Для построения трехмерной геометрии осевых лопаток применен оригинальный метод, исходными данными для которого было ограниченное количество параметризованных величин. Использованные методы газодинамических расчетов и проектирования проточных турбомашин реализованы в программном комплексе IPMFlow, который является развитием программных комплексов FlowER и FlowER-U. Исследуемую проточную часть ЦНД ограничено двумя последними ступенями (4-й и 5-й). Для построения расчетной области использована разностная сетка с общим количеством элементарных объемов более 3 млн. В процессе исследования рассмотрено свыше 20 вариантов лопаток направляющего аппарата последней ступени. В модернизированной проточной части последней ступени ЦНД на номинальном режиме работы прирост коэффициента полезного действия (КПД) составил 0,9% и мощности – 0,61 МВт. На режиме с «плохим» вакуумом (с повышенным давлением) в конденсаторе достигнуто значительный прирост: КПД – на 11,5%, мощность выросла почти на 2 МВт. В роботі наведено варіант удосконалення проточної частини циліндра низького тиску (ЦНТ) парової конденсаційної турбіни К-325-23,5 (серія К-300) за рахунок модернізації останнього ступеня. Турбіна К-325-23,5 розроблена для заміни застарілих турбін серії К-300, які разом з турбінами серії К-200 складають основу теплової енергетики України. В модернізованій проточній частині застосовані нові лопатки направляючого апарата останнього ступеня зі складним коловим навалом біля кореня. Метою модернізації було збільшення ефективності ЦНТ на режимах «поганого» вакууму в конденсаторі з забезпеченням «незниження» його ефективності на номінальних режимах праці. Удосконалена проточна частина ЦНТ розроблена з використанням сучасних методів розрахунку в'язкої тривимірної течії, що ґрунтуються на числовому інтегруванні осереднених рівнянь Нав’є-Стокса. Для турбулентних ефектів застосовано двопараметричну модель турбулентності SST Ментера, а для врахування реальних властивостей робочого тіла – рівняння стану IAPWS-95. Для побудови тривимірної геометрії осьових лопаток використовувався оригінальний метод, вихідними даними для якого була обмежена кількість параметризованих величин. Застосовані методи газодинамічних розрахунків та проектування проточних турбомашин реалізовані в програмному комплексі IPMFlow, який є розвитком програмних комплексів FlowER і FlowER–U. Досліджувану проточну частину ЦНТ обмежено двома останніми ступенями (4-м та 5-м). Для побудови розрахункової області використано різницеву сітку з загальною кількістю елементарних об’ємів понад 3 млн. В процесі дослідження розглянуто більше 20 варіантів лопаток направляючого апарата останнього ступеня. У модернізованій проточній частині останнього ступеня ЦНТ на номінальному режимі роботи приріст коефіцієнта корисної дії (ККД) склав 0,9 % й потужності – 0,61 МВт. На режимі з «поганим» вакуумом (з підвищеним тиском) у конденсаторі досягнуто значнішого приросту: ККД – на 11,5 %, потужність зросла майже на 2 МВт. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2020-03-21 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/198993 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 23 No. 1 (2020); 6-14 Проблемы машиностроения; Том 23 № 1 (2020); 6-14 Проблеми машинобудування; Том 23 № 1 (2020); 6-14 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/198993/199168 https://journals.uran.ua/jme/article/view/198993/199169 Copyright (c) 2020 Andrii V. Rusanov, Viktor L. Shvetsov, Svitlana V. Alyokhina, Natalia V. Pashchenko, Roman A. Rusanov, Mykhailo H. Ishchenko, Liubov O. Slaston, Riza B. Sherfedinov https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |