Предисловие.9
Список сокращений.11
Раздел 1 Основы теории тепловых турбин 13
Глава 1.1 Одномерный поток газа в ступени осевой турбины 13
1.1.1 Рабочие процессы в соплах 13
1.1.2 Конструктивная схема и принцип действия турбины 15
1.1.3 Формулы Эйлера для определения силы, момента и удельной работы.17
1.1.4 Кинематическое подобиеосевых турбин 18
Глава 1.2 Потери кинетической энергии в ступени осевой турбины 19
1.2.1 Профильные потери 20
1.2.2 Вторичные потери 23
1.2.3 Концевые потери 25
1.2.4 Потери от утечек рабочеготела 26
1.2.5 Потери в ступенях с парциальностью 30
1.2.6 Внутренний КПД 31
Глава 1.3 Одноступенчатые и многоступенчатые турбины 32
1.3.1 Ступени турбин 32
1.3.2 Ступени скорости 33
1.3.3 Радиальные, радиально-осевые и диагональные ступени 35
1.3.4 Малорасходные турбины конструкции ЛПИ 37
1.3.5 Современная вычислительная газодинамика турбомашин 42
Глава 1.4 Оптимизация проточных частей осевых турбин 49
1.4.1 Постановка задачи оптимизации проточной части 50
1.4.2 Основы математической модели проточной части 53
1.4.3 Оценка потерь энергии 57
1.4.4 Примеры оптимизации проточных частей паровых и газовых турбин 63
Список литературы 75
Раздел 2 Паротурбинные установки и паровые турбины 78
Глава 2.1 Краткий исторический обзор развития паротурбостроения 78
2.1.1 Характеристика основных этапов 78
2.1.2 Достоинства и недостатки паротурбинных установок 19
Глава 2.2 Эффективность паротурбинных установок (ПТУ) 80
2.2.1 Состав ПТУ тепловых (ТЭС) и атомных (АЭС) электростанций 80
2.2.2 Схемы и циклы ПТУ 81
2.2.3 Повышение эффективности ПТУ начальными и конечными параметрами цикла 85
2.2.4 Регенеративный подогрев питательной воды Оптимизация параметров 92
Глава 2.3 Теплообменное и сепарационное оборудование тепловых схем ПТУ ТЭС и АЭС 98
2.3.1 Сепарация влаги в турбоустановках АЭС 98
2.3.2 Сепараторы – пароперегреватели 107
2.3.3 Конденсаторы паровых турбин 123
2.3.4 Подогреватели низкого давления 133
2.3.5 Термические деаэраторы 153
2.3.6 Бездеаэраторные тепловые схемы 165
2.3.7 Система регенерации высокого давления (СРВД) и оборудование, входящее в ее состав 174
2.3.8 Подогреватели сетевой воды 195
2.3.9 Маслоохладители 201
2.3.10 Сальниковые подогреватели 220
2.3.11 Редукционно-охладительные установки 227
2.3.12 Горизонтальные поверхностные подогреватели сетевой воды для промышленных ТЭЦ и котельных 231
2.3.13 Принципы проектирования и методы расчета тепловых схем 242
Глава 2.4 Энергетические насосы 246
Глава 2.5 Паровые турбины 248
2.5.1 Газотермодинамический расчет проточной части 248
2.5.2 Одномерный тепловой расчет на среднем диаметре проточной части 256
2.5.3 Стадии и методы расчета проточной части 267
2.5.4 Базы данных по лопаточным профилям 273
2.5.5 Особенности влажно-паровых турбин 276
2.5.6 Режимы конденсационной нестационарности потока 290
2.5.7 Перспективные способы удаления влаги из проточной части 291
2.5.8 Коррозионные повреждения дисков и лопаточного аппарата паровых турбин и мероприятия по их предотвращению 311
2.5.9 Электроэрозионные повреждения элементов 319
2.5.10 Ступени большой веерности 327
2.5.11 Проблемы обеспечения переменных режимов работы турбин 330
Глава 2.6 Конструкции деталей и узлов паровых турбин О.А Владимирский 332
2.6.1 Конструкции паровых турбин 332
2.6.2 Корпусы цилиндров 362
2.6.3 Диафрагмы 379
2.6.4 Направляющие аппараты 386
2.6.5 Рабочие лопатки 391
2.6.6 Диски 402
2.6.7 Валопроводы турбин ТЭС и АЭС.406
2.6.8 Уплотнения 414
2.6.9 Подшипники 433
2.6.10 Система смазки подшипников 449
2.6.11 Валоповоротные устройства 454
2.6.12 Фундаменты турбоагрегата 456
Глава 2.7 Турбоустановки различных предприятий 469
2.7.1 Турбины ОАО «Ленинградский металлический завод» (ЛМЗ) 469
2.7.2 Турбины АООТ «Невский завод» 483
2.7.3 Турбины ОАО «Калужский турбинный завод» 483
2.7.4 Турбины ЗАО «Уральский турбинный завод» 502
2.7.5 Турбины АО «Харьковский турбинный завод» 515
2.7.6 Паровые турбины малой мощности 523
Глава 2.8 Материалы, применяемые в паротурбостроении 526
2.8.1 Материалы дисков и роторов 529
2.8.2 Материалы основных деталей статоров 535
2.8.3 Материалы крепежных деталей 537
2.8.4 Материалы лопаток 544
Глава 2.9 Перспективы развития блоков ПТУ сверхкритических параметров (СКП) и суперсверхкритических параметров (ССКП) 549
2.9.1 Применение гидропаровых турбин 557
Список литературы 568
Раздел 3 Газовые турбины и газотурбинные установки (ГТУ) 572
Глава 3.1 Роль ГТУ в промышленности и на транспорте 572
3.1.1 Применение ГТУ
в промышленности.572
3.1.2 Применение ГТУ на транспорте 574
Глава 3.2 Этапы развития газотурбостроения 575
3.2.1 Развитие конструкций ГТУ за рубежом 575
3.2.2 Отечественные стационарные энергетические ГТУ 590
3.2.3 Новейшие стационарные энергетические ГТУ 596
Глава 3.3 Тепловые и кинематические схемы стационарных ГТУ и их показатели 601
3.3.1 Схемы стационарных ГТУ 601
3.3.2 Карнотизация цикла ГТУ 605
Глава 3.4 Показатели стационарных установок различных тепловых схем 607
3.4.1 Показатели ГТУ различных тепловых схем 607
3.4.2 Воздухоаккумулирующие ГТУ (ВАТТУ) 615
Глава 3.5 Охлаждение и тепловая защита основных элементов газовой турбины 621
3.5.1 Классификация систем охлаждения турбин 622
3.5.2 Исследование возможностей водяного охлаждения 623
3.5.3 Исследование возможностей парового охлаждения 624
3.5.4 Воздушное конвективное охлаждение элементов 632
3.5.5 Тепловая защита элементов 642
3.5.6 Эффективность охлаждения 646
3.5.7 Расчет теплового состояния охлаждаемых элементов 649
Глава 3.6 Воздухоподготовительные устройства Системы шумоглушения 652
Глава 3.7 Осевые и центробежные компрессоры 660
3.7.1 Проточная часть и ступень осевого компрессора 661
3.7.2 Элементарная ступень осевого компрессора и ее расчет 663
3.7.3 Плоские решетки ступени осевого компрессора 666
3.7.4 Оценка ступеней осевого компрессора 672
3.7.5 Неустойчивые режимы работы компрессоров 679
3.7.6 Центробежные компрессоры 681
Глава 3.8 Камеры сгорания 692
3.8.1 Конструктивные схемы, типы и характеристики камер сгорания 692
3.8.2 Топливо 695
3.8.3 Горение топлива 700
3.8.4 Механизмы образования вредных веществ в камерах сгорания 708
3.8.5 Аэродинамика камер сгорания. Гидравлический расчет 712
3.8.6 Тепловой расчет камеры сгорания 716
3.8.7 Малотоксичные камеры сгорания 719
3.8.8 Пульсационное горение и его подавление 722
Глава 3.9 Теплообменные аппараты ГТУ 725
3.9.1 Теплопередающие поверхности воздухоподогревателей и выбор скоростей движения теплоносителей в них 726
3.9.2 Основные уравнения процесса теплообмена 727
3.9.3 Трубчатые поверхности теплообмена 730
3.9.4 Пластинчатые поверхности теплообмена 735
3.9.5 Регенеративные воздухоподогреватели 738
Глава 3.10 Материалы в газотурбостроении 739
3.10.1 Лопатки газовых турбин 739
3.10.2 Лопатки осевых компрессоров 750
3.10.3 Роторы и диски 754
3.10.4 Камеры сгорания и основные высокотемпературные детали газопламенного тракта 756
3.10.5 Детали корпусов 759
3.10.6 Крепежные детали 761
Глава 3.11 Перспективы развития ГТУ 764
3.11.1 Перспективные виды топлив и влияние начальной температуры газов на показатели ГТУ 764
3.11.2 Программа АТ8 766
3.11.3 Программа САСТ 771
3.11.4 Программа «У15КЖ 21» 774
3.11.5 Рост объема продаж ГТУ 774
3.11.6 Перспектива развития энергетических установок с ГТУ 780
3.11.7 ГТУ замкнутого цикла на гелии для атомной энергетики 785
Список литературы 796
Глава 3.12 Автономный энергоисточник на базе микротурбодетандерного генератора для энергоснабжения ГРС и ГРП (БК АЭН МДГ-20) 799
Раздел 4 Применение комбинированных установок 804
Глава 4.1 Структурные схемы комбинированных установок 804
Глава 4.2 Термодинамические основы создания комбинированных установок 809
Глава 4.3 Бинарные газопаровые установки 814 Список литературы 817
Раздел 5 Прочность, надежность, вибрация, диагностика паровых турбин 818
Глава 5.1 Прочность рабочих лопаток 818
5.1.1 Общие положения 818
5.1.2 Расчеты на статическую и динамическую прочность 819
5.1.3 Допускаемые напряжения и запасы прочности 826
Глава 5.2 Прочность дисков и роторов 826
5.2.1 Общие положения 826
5.2.2 Расчеты прочности и ресурса дисков и роторов 828
5.2.3 Допускаемые напряжения и запасы прочности 829
Глава 5.3 Прочность деталей статора 831
5.3.1 Расчет на прочность корпусов цилиндров и клапанов 831
5.3.2 Расчет диафрагм 837
5.3.3 Расчет фланцевых соединений горизонтальных разъемов корпусов турбин 840
Глава 5.4 Колебания лопаток и роторов 843
5.4.1 Источники возбуждения колебаний лопаток 843
5.4.2 Собственные колебания лопаток и дисков Системы лопатки -связи — диски 844
5.4.3 Динамические напряжения при резонансных колебаниях 846
5.4.4 Критические скорости, вынужденные колебания, балансировка роторов 846
Глава 5.5 Расчет корпусов и опор подшипников скольжения 857
5.5.1 Нормализация тепловых расширений паровых турбин 857
5.5.2 Рекомендации по улучшению тепловых расширений 865
Глава 5.6 Особенности температурного состояния, ползучесть и малоцикловая усталость деталей и узлов 872
5.6.1 Расчетное исследование температурного и напряженного состояния {В.М Ляпунов, А.Н Коваленко) 872
5.6.2 Расчеты гидравлики системы охлаждения 883
5.6.3 Повышение надежности и продление ресурса роторов паровых турбин 886
5.6.4 Коробление корпусов цилиндров паровых турбин 906
Глава 5.7 Нестационарные процессы возбуждения колебаний в проточных частях 925
5.7.1 Классификация источников возбуждения колебаний лопаточного аппарата 925
5.7.2 Окружная неравномерность потока как источник возбуждения колебаний лопаточного аппарата Взаимосвязь с нагрузками 927
5.7.3 Факторы, влияющие на уровень нестационарных аэродинамических нагрузок 932
5.7.4 Крупномасштабное возбуждение окружной неравномерностью потока 935
5.7.5 Источники возбуждения колебаний, обусловленные потерей устойчивости течения 941
5.7.6 Акустические колебания в трактах 943
5.7.7 Автоколебания 945
5.7.8 Кинематическое возбуждение 956
Глава 5.8 Расчетные оценки надежности 957
Глава 5.9 Диагностика паровых турбин 960
5.9.1 Принципы создания систем диагностики паровых турбин 960
5.9.2 Диагностика вибрационного состояния роторов 964
5.9.3 Диагностика состояния лопаточного аппарата 970
5.9.4 Диагностика термонапряженного состояния основных элементов 971
5.9.5 Диагностика тепловой экономичности в процессе эксплуатации 984
5.9.6 Диагностика электрического и магнитного состояния турбоагрегатов 994
5.9.7 Диагностика пропариваний, присосов и тепловых ударов в концевых уплотнениях 998
5.9.8 Диагностика зазоров в проточных частях в процессе эксплуатации 1001
5.9.9 Диагностика тепловых расширений цилиндров 1009
5.9.10 Система диагностики конденсационных установок 1022
Список литературы 1026