Разработка технических решений и прототипов устройств – камера сгорания, компрессор низкого давления для создания конкурентоспособных газовых турбин мощностью 25 МВт для газоперекачивающих агрегатов на основе цифровых двойников разрабатываемых устройств
 |
Область компетенции:
Отрасли промышленности:
|
Источник финансирования: ФЦП Министерства образования и науки Российской Федерации «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы» (Уникальный идентификатор проекта: RFMEFI60819X0275)
Исполнитель: СПбПУ, Инжиниринговый центр «Центр компьютерного инжиниринга» СПбПУ.
Индустриальный партнер: ОКБ им. А. Люльки (ПАО «ОДК-УМПО»)
Ответственный исполнитель: А.А. Себелев, ведущий инженер отдела кросс-отраслевых технологий ИЦ «ЦКИ» СПбПУ
Руководитель проекта: А.И. Боровков, проректор по цифровой трансформации СП6ПУ
Инжиниринговым центром CompMechLab® СПбПУ завершены работы по масштабному проекту в области газового турбомашиностроения.
Задачей проекта стала разработка технических решений и прототипов устройств – камеры сгорания (КС) и компрессора низкого давления (КНД) – для создания газовых турбин со снижением выбросов СО и NOx на выходе из КС до уровня 25–30 PPM, а также повышением КПД КНД на 1–2% с сохранением запасов устойчивости.
Разработка велась с применением технологии цифровых двойников объектов и процессов. В результате реализации проекта разработан виртуальный испытательный стенд (ВИС) КНД, проведены виртуальные испытания исходной конструкции КНД. Разработан ВИС КС, проведены виртуальные испытания исходной конструкции КС. Проведена валидация разработанных ВИС по экспериментальным данным, показана удовлетворительная сходимость виртуальных и натурных экспериментов. Проведена многопараметрическая оптимизация профильной части КНД с размерностью оптимизационной задачи более 100 варьируемых параметров. В результате эффективность компрессора повышена на 2,6% при сохранении параметров рабочего режима, массогабаритных и прочностных характеристик, а также запасов газодинамической устойчивости.
Проведена численная доводка конструкции КС для снижения эмиссии СО и NOx до уровня 30 ppm при сохранении массогабаритных и прочностных характеристик. Разработана эскизная рабочая конструкторская документация на оптимизированные конструкции КНД и КС.
По результатам исследования более 500 вариантов КНД получены принципиально новые результаты, демонстрирующие положительное влияние антивибрационных полок на запас газодинамической устойчивости трансзвуковых компрессорных ступеней. Разработана программа для модификации лопаточного аппарата осевого компрессора, получено авторское свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.