Ефективна формалізація процесів проектування – як основний фактор у досягненні оптимальних рішень при створенні останніх ступенів парових турбін

Анотація

На основі наявного досвіду проєктування й конструювання лопаток останнього ступеня великої (граничної) довжини й аналізу літературних джерел встановлені особливості методології формалізації процесів створення таких лопаток з урахуванням їх специфічних особливостей (великих радіальних розмірів, неоптимальних відносних шагів решітки =0,25–1,0, високих статичних і динамічних навантажень). Представлено параметричну формалізацію основних моделюючих залежностей процесів, на яких базується створення робочих лопаток: термогазодинамічного процесу, конструювання лопатки й технологічного процесу виготовлення. Обґрунтовано необхідність створення систем (підсистем) автоматизованого проєктування лопаток великої довжини з наявністю в системі моделі технологічного процесу виготовлення лопатки. Вона базується на висновках про те, що навіть невеликі відхилення від проєктного варіанта в межах допуску при виготовленні лопатки впливають на термогазодинамічні характеристики ступеня, особливо якщо йдеться про горлові перерізи. Розроблено формалізовану ймовірнісно-статистичну математичну модель, яка дозволяє описати технологічні відхилення поверхонь лопаток з урахуванням режимів обробки, що використовуються при чистовому фрезеруванні із задовільною для практичних розрахунків достовірністю. Це дає змогу вже на етапі проєктування взяти до уваги вплив похибок виготовлення і специфічних особливостей верстатного обладнання на показники міцності лопатки, її газодинамічні характеристики, а також на ефективність роботи ступеня. Запропоновано дворівневий підхід до процесу проєктування, що дозволяє за двомірною моделлю вести спрямований пошук найкращого рішення в автоматизованому режимі, аналізуючи сотні варіантів з урахуванням широкого кола обмежень. У подальшому в результаті конструювання лопатки й розрахунку технологічних відхилень обирається варіант із найкращими термогазодинамічними характеристиками, показниками міцності, вібраційної надійності й з урахуванням похибок виготовлення. На наступному рівні він може буди скоригований з використанням тривимірних розрахункових моделей без втрати показників основних обраних характеристик. Такий підхід підвищує якість проєктування і скорочує час отримання найкращого рішення.