Постановою Кабінету Міністрів України № 665 від 27 грудня 2006 року науково-дослідний комплекс експериментальних установок кафедри турбінобудування внесено до Державного реєстру наукових об’єктів, які складають «Національне надбання України».

Науково-дослідний комплекс експериментальних установок кафедри має важливе науково-практичне значення для енергетики країни. Включає унікальне експериментальне обладнання з великими технічними можливостями і важливим науковим значенням.

Наукове значення об’єкта визначається передовими в Україні та у світі напрямками експериментальних та теоретичних досліджень турбомашин, які проводяться на його базі. Ведуться газодинамічні дослідження, що визначають основні принципи проектування парових турбін великої одиничної потужності та дослідження в галузі теплофізичних проблем турбобудування, що дозволяють вирішувати проблеми термічної маневреності та експлуатаційної надійності парових та газових турбін.

За своїми технічними можливостями та оснащенням науково-дослідний комплекс не має аналогів в Україні.

Об’єкт включає унікальне експериментальне обладнання:

• компресорне господарство, що складається з трьох відцентрових нагнітачів (споживана потужність 3500, 800 і 700КВт), п’яти повітродувок, трьох поршневих компресорів, електроенергетичного силового обладнання, систем масло- та водопостачання, повітрозабірників, холодильників, вологовідділювачів, ресиверів, протяжністю близько 5 км із запірною арматурою, градирні з басейном та інших пристроїв;
• науково-експериментальну базу, до складу якої входять три унікальні експериментальні повітряні турбіни, дві великомасштабні експериментальні установки, тарірувальне сопло, установка з вивчення режимів роботи тягодуттьових машин, два стенди плоских решіток, два стенди з дослідження надзвукових течій, повітряна високошвидкісна аеродинамічна труба для дослідження теплообміну у лопатках високотемпературних газових турбін; експериментальна установка з дослідження підшипників та інші експериментальні стенди та установки;
• навчально-експериментальну лабораторію модульного типу, що складається з трьох стендів з дослідження теплообміну, та п’яти стендів з дослідження газодинаміки турбомашин.

Основна частина науково-дослідного комплексу експериментальних установок розмішується у чотириповерховому будинку кафедри турбінобудування, що займає площу близько 900 м². Енергетичне обладнання встановлено у цокольному приміщенні компресорною площею понад 1000 м².

За час існування комплексу кафедрою турбінобудування НТУ «ХПІ» проведено великий обсяг експериментальних та теоретичних досліджень.

Розроблено нові високоекономічні ступені турбін із «зворотним закруткою». Створено нові високоекономічні напрямні та робочі профілі.

В результаті проведення великого обсягу теоретичних, конструкторських, розрахункових та експериментальних робіт, виконаних ВАТ «Турбоатом» та кафедрою турбінобудування НТУ «ХПІ», вироблено принципи проектування останнього ступеня ЦНТ, що забезпечують її надійність у широкому діапазоні режимів експлуатації турбіни.

Створення останніх ступенів ЦНТ з довгою робочої лопатки 1030 мм для турбін з частотою обертання 3000 об/хв (використовуються в турбінах 220, 500 і 750 МВт) і довжиною 1450 мм для турбін з частотою обертання 1500 об/хв (для тур. КВт) спільно з роботами з удосконалення вихлопних патрубків та оптимізації меридіальних обводів проточної частини стало важливим етапом у розвитку вітчизняного турбінобудування. Робочі лопатки останніх ступенів відрізняються підвищеною надійністю, економічністю та за рядом показників перевершують світові зразки.

У НТУ «ХПІ» створено новий науковий напрямок — оптимальне проектування проточної частини осьових турбін, яке вперше в країні та світі отримало свій розвиток на кафедрі турбінобудування. 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 закрутки напрямних та робочих лопаток, створення нових високоекономічних оптимальних профілів. Комплекс досліджень кафедри турбінобудування у цьому напрямі ліг в основу системи автоматизованого проектування турбін АТ «Українські енергетичні машини».

З метою підвищення ККД та надійності циліндрів низького тиску проведено масштабні дослідження з проблеми створення широкорежимних вихлопних патрубків.

Великі розрахунково-теоретичні та експериментальні дослідження проведені в галузі теплофізичних проблем турбобудування з метою підвищення маневреності та експлуатаційної надійності турбоустановок. Проведено дослідження в галузі теорії теплопровідності, електротеплової аналогії, контактного та конвективного теплообміну на поверхнях турбінних лопаток, полотнах дисків, у лабіринтових ущільненнях, у підшипниках ковзання, при течії двофазного потоку. Створено новий тип приладу вимірювання відносного подовження роторів турбін.

Результати досліджень у галузі охолодження елементів високотемпературних газових турбін широко впроваджено у промисловості.

Наукові дослідження на кафедрі ведуть 3 доктори технічних наук, 5 кандидатів технічних наук, 2 наукових співробітники, 2 аспіранти. Дослідження проводяться за бюджетною тематикою та за господарськими договорами та ведуться за напрямками економічності та надійності парогазотурбобудування та теплофізики.

Можливість високоточних вимірювань параметрів потоку та потужності при проведенні досліджень на експериментальних повітряних турбінах дозволяє атестувати сучасні методи розрахунку просторових, нестаціонарних та в’язких течій. Експериментальні дослідження моделей ступенів спільно з розрахунками натурних ступенів із застосуванням сучасних методів дозволять створити високоекономічні ступені для турбін, що знову проектуються, і для модернізації турбін, що знаходяться в експлуатації на електростанціях України. Важливим завданням залишаються відпрацювання профілів соплових та робочих лопаток у широкому діапазоні кутів натікання потоку, дослідження течій у прикордонних шарах та розробка способів керування цими течіями з метою мінімізації втрат у решітках. Проведення дослідження моделей останніх ступенів разом із вихлопними патрубками у широкому діапазоні режимів роботи дасть можливість підвищити економічність парових турбін. Важливим завданням є випробування кільцевих решіток, дифузорів, сопел, перехідних та вихлопних патрубків парових та газових турбін з метою визначення шляхів підвищення їхньої економічності. Представляють практичний інтерес проведення досліджень елементів турбомашин у великомасштабній аеродинамічній трубі при до- та надзвукових швидкостях потоку та великих витратах робочого тіла. Триватимуть роботи з моделювання складних процесів у вихідних пристроях турбін, дослідженню модельних сопел та тарування зондів при надзвукових течіях. Планується також створення економічних ламінаризованих лопаткових апаратів парових та охолоджуваних високотемпературних газових турбін. У зв’язку з організацією в Україні власного виробництва тягодуттєвих машин, що широко використовуються в металургії та енергетиці, потрібне проведення робіт з підвищення їх економічності та конкурентоспроможності, що визначає необхідність проведення експериментальних досліджень з метою отримання режимних характеристик цих агрегатів.

Стійкий поступальний економічний розвиток України потребує збільшення виробництва електричної енергії. У цих умовах НТУ «ХПІ», який має у своїй структурі науково-дослідний комплекс експериментальних установок щодо вивчення газодинамічних та теплофізичних процесів у турбомашинах, здатний відіграти важливу роль у науковому забезпеченні комплексної модернізації турбінного обладнання енергетичної галузі країни.

 

КАФЕДРА ЗАПРОШУЄ ДО СПІВПРАЦІ УСІ ЗАЦІКАВЛЕНІ ОРГАНІЗАЦІЇ ДЛЯ ПРОВЕДЕННЯ СПІЛЬНИХ РОЗРОБОК НА ГОСПДОГОВІРНІЙ ОСНОВІ.