Разработка методики проектирования регулируемых гидромуфт мощностью до 1 МВт

Известно, что значительная часть насосного и тягодутьевого оборудования ТЭС и АЭС требует регулирования частоты вращения в целях повышения экономической эффективности при различных параметрах работы. Это связано, в частности, с различными режимами эксплуатации по сезонам года. Аналогичные требования ввиду соответствующих особенностей можно определить и в других областях. Так, в газовой промышленности наряду с широким применением насосного и тягодутьевого оборудования в различных технологических процессах есть возможности использования регулируемых гидромуфт для центробежных компрессоров и поршневых компрессорных установок. К основным способам изменения частоты вращения насосного и тягодутьевого оборудования относятся частотно-регулируемые приводы, в составе которых есть преобразователи частоты, а также регулируемые гидромуфты. При этом выбор электронных средств регулирования для мощностей более 1 МВт сопряжен со значительным ростом стоимости ввиду перехода на высокие напряжения либо вообще невозможен из-за отсутствия требуемых компонентов. В текущей политико-экономической ситуации важной и актуальной задачей становится оптимизация существующих наработок по расчету регулируемых гидромуфт с учетом современных тенденций и возможностей в проектировании и изготовлении. Для решения данного вопроса по заказу ПАО «Мосэнерго» специалистами Национального исследовательского университета «МЭИ» проводится разработка гидромуфты с черпаковой трубкой мощностью до 1 МВт. В статье представлены достигнутые на сегодняшний день результаты. Описана методика, позволяющая расчетным способом получить внешние характеристики проектируемой гидромуфты при различном заполнении и определить зависимость изменения потребляемой мощности от степени наполнения рабочей средой ее проточной полости. Сделан вывод о применимости расчетной формы сечения проточной части гидромуфты, а также геометрии и густоты лопастных систем для получения требуемых характеристик.

It is known that a significant part of pumping and draft equipment of combined heat and power plants and nuclear power plants requires speed control in order to increase economic efficiency in a wide range of operation. This is due, in particular, to the different operating modes depending on the seasons of the year. Similar requirements can be identified in other areas depending on the relevant features. For example, in the gas industry, along with the wide application of pumping and draft equipment in various processes, there are opportunities to use variable speed fluid couplings for centrifugal compressors and reciprocating compressor units. The main methods used to change the speed of pumping and draft equipment include variable frequency drives with such components as frequency converters and variable speed fluid couplings. Electronic controls for capacities over 1 MW significantly increase the cost due to the transition to high voltages, or are not feasible at all due to the lack of required components. In the current political and economic situation, it is important and relevant to optimize the existing design practices for variable speed fluid couplings considering current design and manufacturing trends and options. To address this issue, specialists of the National Research University “Moscow Power Engineering Institute” are designing a scoop-tube fluid coupling < 1 MW as commissioned by PJSC Mosenergo. The paper presents the results achieved to date. It describes the design method to determine the external characteristics of the designed fluid coupling at different filling ratios and the power consumption vs. flow section filling ratio relation. It is concluded that the design cross-sectional shape of the fluid coupling flow section and blading geometry and density are applicable to achieve the required characteristics.