Сведения о ходе выполнения проекта № 14.579.21.0085
Сведения о ходе выполнения прикладных научных исследований и экспериментальных разработок в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» по проекту № 14.579.21.0085 по теме: «Исследование режимов горения природного газа и разработка научно-технического решения и способов управления камерой сгорания газотурбинных установок для повышения их энергоэффективности и экологической безопасности».
В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 28 ноября 2014 г. № 14.579.21.0085 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 4 в период с 1.01.2016 г. по 30.06.2016 г. выполнялись следующие работы:
1. Разработка программы и методики исследовательских испытаний процессов горения в доработанном экспериментальном образце малоэмиссионной камеры сгорания (ДЭО МЭКС) во всем диапазоне рабочих режимов.
2. Проведение исследовательских испытаний процессов горения в доработанном экспериментальном образце малоэмиссионной камеры сгорания во всем диапазоне рабочих режимов.
3. Анализ результатов экспериментальных исследований. Определение параметрических зависимостей, позволяющих оценить устойчивость работы экспериментальной камеры сгорания и эмиссии NOx.
4. Проведение численных (расчетных) исследований процессов горения во всем диапазоне рабочих режимов.
При этом были получены следующие результаты:
1) Основные полученные результаты:
- на Этапе 1 определено, что эффективным является воздействие на устойчивость процесса горения эпюрой концентрации топливовоздушной смеси (ТВС);
- на Этапе 2 проекта: рассмотрены и проработаны 5 технических решений по обеспечению устойчивого процесса горения, основанных на регулировании эпюры концентрации ТВС, формируемой на выходе из зоны предварительного перемешивания; выбрано наилучшее техническое решение на основе многовариантных численных исследований; разработана эскизно-конструкторская документация на лучшее техническое решение, основанного на организации дополнительного топливного коллектора основной горелки; проведена доработка ЭО МЭКС в соответствии с разработанной эскизно-конструкторской документацией; составлена программа-методика для проведения исследовательских испытаний; проведены экспериментальные исследования доработанного ЭО МЭКС на атмосферном давлении.
- на Этапе 3 проекта: проведены исследовательские испытания режимов пульсационного горения в доработанном ЭО МЭКС. Получен беспульсационный переход камеры сгорания на малоэмиссионный режим работы, сняты границы устойчивой работы ЭО МЭКС при совместной работе пилотной горелки и дополнительного топливного канала основной горелки и между горелками (дополнительной и основной) основного канала. Проведены исследовательские доводочные испытания ЭО МЭКС при повышенном давлении, отработана система управления стендом, подтвержден беспульсационный переход на малоэмиссионный режим работы камеры сгорания. Была подана заявка на патент на полезную модель «Малоэмиссионная камера сгорания с двумя ступенями образования топливовоздушной смеси».
- на Этапе 4 проекта: разработана программа и методики исследовательских испытаний процессов горения в ДЭО МЭКС во всем диапазоне рабочих режимов; проведены численные исследования и исследовательские испытания процессов горения в ДЭО МЭКС во всем диапазоне рабочих режимов; проведен анализ результатов экспериментальных исследований и определены параметрические зависимости, позволяющие оценить устойчивость работы экспериментальной камеры сгорания и эмиссии NOx.
2) Основные характеристики полученных результатов:
- на Этапе 1 проекта установлена возможность достижения всех характеристик, регламентируемых ТЗ при внедрении технического решения, регулирующего эпюру концентрации ТВС.
- на Этапе 2 определены технические решения. Проведена доработка ЭО МЭКС. Осуществлен беспульсационный переход на малоэмиссионный режим работы на атмосферном давлении. Получены низкие эмиссии NOx во всем диапазоне заданных режимов на атмосферном давлении.
- на Этапе 3 подтверждена работоспособность технического решения по беспульсационному переходу на повышенном давлении.
- на Этапе 4 подтверждена эффективность разработанного и реализованного на ДЭО МЭКС технического решения по обеспечению беспульсационного горения во всем диапазоне рабочих режимов. Получены параметрические зависимости, позволяющие оценить устойчивость работы экспериментальной камеры сгорания и эмиссии NOx, а также управлять топливными каналами основной горелки ЭО МЭКС в зависимости от расчетной балансовой температуры уходящих газов. Подтверждено соответствие всех параметров доработанного ЭО МЭКС требованиям технического задания.
3) Оценка элементов новизны научных (технологических) решений, применявшихся методик и решений.
На основании сделанного на Этапе 1 обзора литературы можно утверждать, что новым в данной работе является: комплексный подход к исследованию и анализу процессов ЭО МЭКС, сочетающий численные и экспериментальные данные; расчетный критерий устойчивости; способы влияния на положение фронта пламени; техническое решение обеспечившее безпульсационную работу ЭО МЭКС за счет регулирования эпюры ТВС.
Полученные на Этапе 4 результаты проекта полностью соответствуют плану-графику исполнения обязательств и требованиям к выполняемому проекту.
ЭО МЭКС, доработанный техническим решением обеспечит низкие эмиссии NOx и ее беспульсационную работу на всех режимах, что будет соответствовать мировому уровню.
Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.