Отзыв оппонента (Разработка научно-методологических основ создания перспективных высокотемпературных энергетических комплексов), страница 2

Автором обозначено, что увеличение массового расхода пара в турбине, особенно большой мощности, актуализирует разработку решений по повышению пропускной способности цилиндра низкого давления. Для решения данной проблемы предложена конструктивная схема нового двухъярусного ЦНД, обеспечивающего увеличение торцевой площади выхлопа до 16,5 м2.

Третья глава диссертации посвящена предложенной расчетно-экспериментальной методологии разработки новых технических решений для энерго машино строения, предполагающей активное использование технологий ЗВ печати. Новая методология призвана снизить трудозатраты на научный поиск решения проблем совершенствования оборудования и повышения его надежности, что также будет способствовать снижению издержек на разработку и создание высокотемпературных установок. В диссертации представлены результаты многочисленных экспериментальных исследований, проведенных в соответствии с предложенной методологией, подтверждающие эффективность ряда технических решений, ориентированных как на повышение КПД, так и на снижение стоимости энергетических установок: 1) Расчетно и экспериментально доказана возможность организации стабильного сжигания пылеугольного топлива в главном центральном вихре, образующимся благодаря специальной схеме подвода аэросмеси. 2) Расчетно и экспериментально доказана эффективность оребренной турбинной решетки, обеспечивающей снижение концевых потерь энергии на 6,7 ',4.

3) На основе результатов комплексного математического моделирования и проведенных экспериментов разработана конструктивная схема двухъярусной проточной части и подтверждена возможность достижения КПД двухъярусного ЦНД в 86,6 '.4. 4. Расчетно и экспериментально доказана возможность создания блока стопорнорегулирующих клапанов для турбин ультрасверхкритических параметров со сниженным до 2,5Я4 уровнем гидравлических потерь. В четвертой главе предложена новая методика проектирования теплонапряженных деталей высокотемпературных турбин. Определена последовательность действий по выполнению математического моделирования газодинамических и тепловых процессов, прочностного анализа методом конечных элементов, по экспериментальной верификации результатов расчетов на основе испытания прототипов, изготовленных по аддитивной технологии.

Большое внимание в главе уделено влиянию физических свойств и технологических параметров, изготавливаемых в аддитивных установках исследуемых моделей (коэффициент теплоотдачи и шероховатость поверхности). Представлены результаты экспериментальных исследований по сравнению распределения плотностей тепловых потоков для модели системы охлаждения лопатки газовой турбины, изготовленной с помощью технологии лазерного спекания металлических порошков, и оригинальной лопатки, произведенной классическим способом. Согласно приведенным данным максимальная разница в тепловых потоках на отдельных участках не превышает 5'4.

Пятая глава диссертации посвящена разработке модельных инструментов для оценки стоимости изготовления основного энергетического оборудования (паровой турбины и котла). Предложенные модели представляют собой многофакторные функциональные зависимости, увязывающие начальные параметры пара и расход пара с материальными затратами. Для прогнозирования структуры применяемых сталей предложены регрессионные модели оценки уровня температур в высокотемпературных частях энергетического оборудования. С помощью представленных моделей получены и исследованы зависимости изменения стоимости паротурбинной установки, котельного агрегата и энергоблока в целом от начальных параметров пара.

Выделены факторы, оказывающие наибольшее влияние на вид кривых и расчетные значения в рассматриваемых точках. В конце главы приведены результаты оценки снижения стоимости энергоблока за счет последовательной реализации рассмотренных решений. Так, переход от энергоблока на УСКП пара в классическом исполнении к угольно- гибридному блоку с охлаждаем ой паровой турбиной и двухъярусным ЦНД с сопоставимой эффективностью обеспечивает снижение стоимости на 10,57 млрд. рублей. После ознакомления с диссертационной работой Рогалева А.Н. можно заключить, что все поставленные задачи выполнены, полученные результаты изложены полно, ключевые аспекты, связанные с разработкой и созданием высокотемпературного энергетического оборудования, проработаны на высоком научно-техническом уровне.

Степень обоснованности научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в работе, их достоверность и новизна Научная новизна работы состоит в создании комплекса научно-методологических результатов, совокупность которых создает необходимый задел для разработки в дальнейшем конкретного оборудования для высокотемпературных энергоустан оно к.

Важным элементом новизны является комплексность предложенных технических решений и методик: с одной стороны, охватывающих все главные элементы высокотемпературного энергетического комплекса, а с другой — множество связанных с рассматриваемым вопросом аспектов. К ним относятся методики проектирования и проведения научных исследований, методики и модели для функционально-стоимостного анализа новых технических решений и непосредственно технические решения, позволяющие повысить конкурентоспособность новых высокоэкономичных экологически безопасных технологий генерации электроэнергии. Комплексность представленной диссертации была достигнута путем получения и последовательного изложения научных результатов: 1.

Разработана и предложена оригинальная конструкция горизонтальной топочной камеры, обеспечивающей сокращение длины главных паропроводов в три раза по сравнению с котлом башенной компоновки, при этом подтверждена возможность организации надежного сжигания топлива и золоудаления. 2. Получены новые зависимости изменения эффективности высокотемпературных энергоблоков с организацией водородного перегрева и без него от начальных параметров пара, расхода охлаждающего агента и других ключевых параметров тепловой схемы (давление промежуточного перегрева и температура питательной воды). 3.

Разработаны новые модели оценки относительного расхода охлаждающего пара на отсек высокотемпературной турбины и соответствующего снижения мощности. 4. Предложена оригинальная конструкция двухъярусного ЦНД, обеспечивающая увеличение пропускной способности на 45",Ои высокий внутренний относительный КПД вЂ” 86,6 '0. 5. Предложено техническое решение по снижению концевых потерь турбинных решеток первых ступеней ЦВД за счет меридионального оребрения.

Достигнутое снижение величины концевых потерь составляет 6,7 ',4. 6. Разработана и экспериментально апробирована новая методика проектирования теплонапряженных деталей высокотемпературных паровых турбин, предполагающая активное применение инструментов численного моделирования, аддитивных технологий. 7. Разработан комплекс математических моделей для прогнозирования стоимости основного энергетического оборудования классических и угольно-водородных высокотемпературньгх энергоблоков, позволяющих на ранней стадии проектирования оценить влияние технических решений на финансово-экономические показатели работы оборудования.

Обоснованность и достоверность полученных научных результатов подтверждается: высоким уровнем детализации разработанных моделей, активным использованием в ходе выполнения работы современной научной отечественной и зарубежной литературы, использованием актуальных статистических данных, применением комбинации различных научных подходов и методов (методы инженерного анализа, анализа конструкций, корреляционно-регрессионного анализа„метода вариантных расчетов, функционально-стоимостного анализа), применением в процессе исследования программных продуктов мирового уровня, масштабной работой по выполнению экспериментальной верификации полученных методик и технических решений. Основные результаты диссертационного исследования были опубликованы в 58 научных работах, среди которых 16 статей — в журналах, рекомендованных ВАК Мин обрнауки России для опубликования основных результатов диссертационных исследований на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, а также 13 статей —.

в изданиях, входящих в международные системы цитирования Ясорпз и ЖеЬ оГ Яс)енсе. Значительное число опубликованных работ в рецензируемых журналах, включая публикации на иностранном языке, активное участие в международных конференциях свидетельствуют о достаточном уровне апробации полученных научных положений и выводов. Практическая и теоретическая значимость научных результатов Полученные в рамках диссертационного исследования Рогалевым А.Н. научно- методические результаты могут быть использованы в энергомашиностроительной отрасли для разработки нового конкурентоспособного энергетического оборудования на повышенные параметры пара. Новые решения в совокупности с предложенными методиками проектирования тепло напряженных деталей и проведения научных исследований с помощью расчетно-экспериментального подхода станут необходимым научно-техническим базисом для освоения нового уровня параметров пара.

Разработанный комплекс моделей оценки стоимости поможет котло- и турбостроительным предприятиям обосновывать перед заказчиками экономическую целесообразность разработки и приобретения нового, более экономичного оборудования. Использование предложенных инструментов функционально-стоимостного анализа позволит повысить уровень обоснованности планов по развитию электроэнергетики, разработкой которых занимаются органы государственной власти, и выстроить для прогнозных экономических условий траекторию перехода на новые технологии генерации электроэнергии, обеспечивающие минимальную себестоимость производства электроэнергии и максимальную экономическую эффективность инвестиций.