Особенности проектирования последней ступени турбины 65.1 с целью улучшения характеристик диффузора

Аннотация

В газовых турбинах влияние выхлопных диффузоров на экономичность всей газотурбинной установки (ГТУ) достаточно существенно, особенно при работе ГТУ в составе парогазовой установки (ПГУ), когда давление за турбиной имеет повышенные значения для того, чтобы обеспечить прохождение горячего выхлопного газа через котёл-утилизатор. При этом, высокоэффективная работа диффузора позволяет реализовывать в газовой турбине увеличенный перепад давления и, соответственно, вырабатывать необходимую мощность с высокой экономичностью. Таким образом, основной задачей диффузора является преобразование кинетической энергии потока за турбиной в статическое давление с минимальными потерями. Торможение потока в диффузоре часто приводит к отрыву потока. Чтобы избежать появления зон отрыва потока и, следовательно, увеличения потерь в диффузоре, были выработаны рекомендации по целесообразной форме проточной части диффузора. Однако сама по себе отработанная геометрия диффузора не даёт необходимых гарантий получения требуемых характеристик, потому что значительное влияние на работу диффузора имеют распределения параметров потока на входе в диффузор, которые генерируются впередистоящей турбиной.

Анализ распределений параметров потока за исходной турбиной ГТЭ-65.0, которая является прототипом для модифицированной турбины 65.1, показал, что распределение полного давления P_т^* и угла выхода потока  оказались неблагоприятными для эффективной работы диффузора, так как приводили к появлению отрывных зон на силовых стойках и на втулочной поверхности диффузорного канала. Поэтому для повышения эффективности диффузора в модифицированной турбине ГТЭ-65.1 сопловая и рабочая лопатки четвёртой ступени были перепроектированы. Целью перепроектирования было получение такого распределения полного давления и угла потока на выходе из турбины, которые позволили бы минимизировать количество и размеры зон отрыва потока, уменьшить потери в диффузоре   и повысить коэффициент восстановления давления С_p диффузора по сравнению с С_pв диффузоре исходной турбины 65.0.