Эффективный КПД ГТЗА и валопровода

Рассмотрим схему передачи мощности и крутящего момента от турбины к исполнительному органу – гребному винту (рис.97).

Пусть к турбине подводится пар, расход которого составляет G1, кг/с. Так как каждый килограмм этого пара обладает энергией, равной На, то располагаемая мощность турбины составит

No = G1Ha, Вт (4.5.1)

Согласно (4.5.1), внутренняя мощность турбины равна

Niт = GНаhiт, (4.5.2)

где G – расход пара с учетом протечек в концевых уплотнениях турбины

G = G1 – ∆G, (4.5.3)

а ∆G – количество пара в секунду, которое перетекает из корпуса турбины в камеры концевых уплотнений 3.

Таким образом, протечки пара в концевых уплотнениях уменьшают количество пара, совершающего полезную работу.

Протечки пара ∆G обычно составляют 1,5÷2,0% от общего расхода пара, т.е.

G = (0,015÷0,02)G1. (4.5.4)

В главных корабельных турбинах в общем корпусе располагаются турбина переднего хода (ТПХ) 4 и турбина заднего хода (ТЗХ) 5. При работе на передний ход ТЗХ вращается вхолостую в области инертного пара. Поэтому часть мощности, развиваемой турбиной переднего хода, затрачивается на трение ступеней ТЗХ об инертный пар и вентиляцию этого пара. Обозначим мощность, расходуемую на холостое вращение ТЗХ, через Nv. Тогда полезная мощность, которая может быть передана на вал турбины, составит

= Niт - Nv. (4.5.5)

Ротор турбины вращается в подшипниках. Обычно предусматривается два опорных 2 и один упорный подшипник 1. Поэтому часть полезной мощности, переданной на вал турбины, расходуется на преодоление сопротивления трения в подшипниках. Обозначим потери мощности на трение в подшипниках и другие возможные механические потери в турбине через Nт. Тогда мощность на фланце турбины, называемая также эффективной мощностью турбины Nе, будет равна

Nе = - Nт = Niт - Nv – Nт. (4.5.6)

Назовем эффективным КПД турбины отношение эффективной мощности (4.5.6) к располагаемой мощности турбины, определяемой формулой (4.5.1)

. (4.5.7)

С учетом формул (4.5.1) и (4.5.2) перепишем выражение (4.5.7) следующим образом

, (4.5.8)

где введены обозначения:



ηky – коэффициент, учитывающий потери на протечки пара через концевые уплотнения турбины, уплотнения думмиса для активно-реактивной однопроточной турбины, равный

(4.5.9)

ηv – коэффициент, учитывающий потери на холостое вращение турбины заднего хода при работе турбины на передний ход, равный

; (4.5.10)

коэффициент ηv имеет порядок ηv≈0,99÷0,995;

ηт – механический КПД турбины, определяемый отношением

; (4.5.11)

коэффициент имеет порядок ηт≈0,985÷0,995.

Согласно (4.5.7) и с учетом (4.5.1), эффективная мощность турбины определяется выражением

Ne = GHaηe. (4.5.12)

Применительно к современным главным паровым турбинам эффективный КПД турбины составляет величину

ηe0,72÷0,83. (4.5.13)

Эффективная мощность турбины должна быть передана потребителю. Для главной турбины таким потребителем является гребной винт 12, для турбины автономного турбогенератора – генератор электрической энергии. В общем случае потребителями могут быть различного рода насосы, вентиляторы и т.д.

Пусть крутящий момент от главной турбины на гребной винт передается через зубчатую передачу 6. Обозначим через Ng потери мощности на трение в подшипниках и зацеплении зубчатой передачи. Тогда мощность на фланце зубчатой передачи будет равна

Neg = Ne - Ng. (4.5.14)

Для учета потерь Ng вводится понятие о КПД зубчатой передачи, определяемый отношением

. (4.5.15)

В зависимости от числа ступеней КПД зубчатой передачи имеет порядок ηg≈0,96÷0,985.

Эффективный КПД ГТЗА – это отношение эффективной мощности на фланце зубчатой передачи к 8 к теоретической мощности, может быть также выражен как произведение внутреннего КПД турбины на коэффициенты внешних потерь

. (4.5.16)

Таким образом, эффективный КПД учитывает все потери энергии ГТЗА и является наиболее полной характеристикой его экономичности. Для современных корабельных турбоагрегатов эффективный КПД ГТЗА лежит в пределах ηeg0,70÷0,82.

Верхнее значение ηeg достигается в результате специальной тщательной отработки аэродинамических совершенных профилей турбинных лопаток и всей проточной части турбины.

В процессе передачи крутящего момента на гребной винт будут иметь место потери мощности в элементах валопровода (опорных 10 и дейдвудном 11 подшипниках, главном упорном подшипнике 9, соединительной муфте 7, переборочных сальниках и др.), обозначаемые через Nω. Тогда мощность на ступице гребного винта будет определяться разницей

New=Neg–Nw. (4.5.17)

Для оценки потерь мощности в подшипниках линии вала используется понятие КПД валопровода (линии вала), который определяется отношением

, (4.5.18)

КПД валопровода обычно имеет порядок ηw≈0,98÷0,995.

Если по аналогии с понятием об эффективном КПД ТЗА ввести понятие об эффективном КПД системы ГТЗА – валопровод, то последний будет определяться отношением

. (4.5.19)






Дата добавления: 2016-06-29; просмотров: 406;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2017 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.009 сек.