Устаткування  

Науково-дослідний комплекс експериментальних установок Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут"для вивчення газодинамічних і теплофізичних процесів у турбомашинах

 
Постановою Кабінету Міністрів України № 665 від 27 грудня 2006 року
науково-дослідний комплекс експериментальних установок кафедри внесений до Державного реєстру наукових об'єктів, які становлять "Національне надбання України".

     Науково-дослідний комплекс експериментальних установок кафедри має важливе науково-практичне значення для енергетики країни, тому що має унікальне експериментальне устаткування з великими технічними можливостями і важливим науковим значенням.
    Наукове значення об'єкта визначається передовими в Україні й у світі напрямками експериментальних і теоретичних досліджень турбомашин, проведених на його базі. Ведуться газодинамічні дослідження, які визначають основні принципи проектування парових турбін великої одиничної потужності й дослідження у галузі теплофізичних проблем турбобудування, що дають можливість вирішувати проблеми термічної маневреності й експлуатаційної надійності парових і газових турбін.
    За своїми технічними можливостями і оснащенням науково-дослідний комплекс не має аналогів в Україні.
    До складу об'єкта входить унікальне експериментальне устаткування:

  
    Основна частина науково-дослідного комплексу експериментальних установок розташована у чотириповерховій будівлі кафедри турбінобудування та займає площу близько 900м2. Енергетичне устаткування встановлено у цокольному поверсі компресорної площею понад 1000м2.
    За час існування комплексу кафедрою турбінобудування НТУ "ХПІ" проведений великий обсяг експериментальних і теоретичних досліджень.   
    Розроблено нові високоекономічні ступені турбін зі "зворотним закрученням". Створено нові високоекономічні напрямні і робочі профілі.
    У результаті проведення великого обсягу теоретичних, конструкторських, розрахункових і експериментальних робіт, виконаних ВАТ "Турбоатом" і кафедрою турбінобудування НТУ "ХПІ", вироблені принципи проектування останнього ступеня ЦНТ, що забезпечують його надійність у широкому діапазоні режимів експлуатації турбіни.
    Створення останніх ступенів ЦНТ із довжиною робочої лопатки 1030 мм для турбін із частотою обертання 3000 об/хв (використовуються у турбінах 220, 500 і 750 МВт) і довжиною 1450 мм для турбін із частотою обертання 1500 об /хв (для турбін 500 і 1млн КВт) разом із роботами щодо вдосконалення вихлопних патрубків та оптимізації меридіальних обводів проточної частини стало важливим етапом у розвитку вітчизняного турбінобудування. Робочі лопатки останніх ступенів відрізняються підвищеною надійністю, економічністю і за низкою показників перевершують світові зразки.
    Вперше у світі і в Україні, а саме в НТУ "ХПІ" на кафедр і турбінобудування створений новий науковий напрямок - оптимальне проектування проточної частини осьових турбін. Розроблено основи теорії оптимального проектування проточної частини, створено методи визначення оптимальної кількості ступенів у циліндрах, вибору оптимального розподілу параметрів пари в проточній частині, оптимальних законів закручення напрямних і робочих лопаток, створення нових високоекономічних оптимальних профілів. Комплекс досліджень кафедри турбінобудування в цьому напрямку ліг в основу системи автоматизованого проектування турбін ВАТ "Турбоатом".
   З метою підвищення ККД і надійності циліндрів низького тиску проведені масштабні дослідження із проблеми створення широкорежимних вихлопних патрубків.
    Значні розрахунково-теоретичні й експериментальні дослідження проведено в галузі теплофізичних проблем турбобудування з метою підвищення маневреності й експлутаційної надійності турбоустановок. Проведено дослідження в галузі теорії теплопровідності, електротеплової аналогії, контактного й конвективного теплообміну на поверхнях турбінних лопаток, полотнах дисків, у лабіринтових ущільненнях, у підшипниках ковзання, при течії двофазного потоку. Створено новий тип приладів для вимірювання відносного подовження роторів турбін.
Результати досліджень в галузі охолодження елементів високотемпературних газових турбін широко впроваджені в промисловості.
    Наукові дослідження на кафедрі ведуть 3 доктори технічних наук, 16 кандидатів технічних наук, 16 наукових співробітників та 5 аспірантів. Дослідження проводяться за бюджетною тематикою й за господарськими договорами та охоплюють два напрямки: економічність і надійність парогазотурбобудування й теплофізика.
    Можливість високоточних вимірювань параметрів потоку й потужності при проведенні досліджень на експериментальних повітряних турбінах дозволяє атестувати сучасні методи розрахунку просторових, нестаціонарних і в'язких течій. Експериментальні дослідження моделей ступенів спільно з розрахунками натурних ступенів із застосуванням сучасних методів дозволять створити високоекономічні ступені для заново спроектованих турбін і для модернізації тих, що перебувають в експлуатації на електростанціях України. Важливими завданнями залишаються відпрацьовування профілів соплових і робочих лопаток у широкому діапазоні кутів натікання потоку, дослідження течій у приграничних шарах і розробка способів керування цими течіями з метою мінімізації втрат у решітках. Проведення дослідження моделей останніх ступенів разом з вихлопними патрубками в широкому діапазоні режимів роботи дасть можливість підвищити економічність парових турбін. Важливим завданням є випробування кільцевих решіток, дифузорів, сопел, перехідних і вихлопних патрубків парових і газових турбін з метою визначення шляхів підвищення їхньої економічності. Становлять практичний інтерес проведення досліджень елементів турбомашин у великомасштабній аеродинамічній трубі при до - і надзвукових швидкостях потоку й більших витратах робочого тіла. Продовжуються роботи з моделювання складних процесів у вихідних пристроях турбін, дослідження модельних сопел і тарування зондів при надзвукових течіях. Планується також створення економічних ламінаризованих лопаткових апаратів парових і охолоджуваних високотемпературних газових турбін. У зв'язку з організацією в Україні власного виробництва тяглодуттьових машин, широко застосовуваних у металургії й енергетиці, потрібно проведення робіт з підвищення їхньої економічності, надійності й конкурентоспроможності, що визначає необхідність проведення експериментальних досліджень з метою одержання режимних характеристик цих агрегатів.
    Стійкий поступальний економічний розвиток України вимагає збільшення виробництва електричної енергії. У цих умовах НТУ "ХПІ", що має у своїй структурі науково-дослідний комплекс експериментальних установок для вивчення газодинамічних і теплофізічних процесів у турбомашинах, здатний відіграти важливу роль у науковому забезпеченні комплексної модернізації турбінного устаткування енергетичної галузі країни.

    Кафедра запрошує до співробітництва всі зацікавлені організації для проведення спільних розробок на господарськодоговірній основі.

НТУ "ХПІ" Кафедра турбінобудуванния Устаткування
 
Поштова адреса:
вул. Фрунзе, 21, Харків, 61002, Україна,
НТУ "ХПІ", Кафедра турбінобудуванния
Телефон: 0 57 707 60 88 (зав. кафедрою),
0 57 707 63 11 (кафедра)
Факс:  0 57 707 63 11
E-mail:  
зав. кафедрою  aboiko@kpi.kharkov.ua
кафедра turbine@kpi.kharkov.ua