МНОГОСТУПЕНЧАТЫЕ ПАРОВЫЕ ТУРБИНЫ.

Паровые турбины для энергетики выполняют многоступенчатыми. Пар расширяется в последовательно включенных ступенях, перепады энтальпий в которых составляют часть перепада энтальпий всей турбины. Окружные скорости лопаток в многоступен чатой турбины составляют 120—250 м/с для большинства ступеней ЧВД и ЧСД турби­ны и достигают 350—450 м/с для последних ступеней конденсационных турбин. Числа М в потоке для большинства ступеней меньше единицы.

Рассмотрим схематический чертеж проточ­ной части многоступенчатой турбины со срав­нительно высоким давлением за турбиной (рис.1).

Рис.1. Схема проточной части турбины и распреде­ление вдоль оси турбины давления и крутящего мо­мента : ΔрI -ΔрIV - перепад давлений в I- IV ступенях турбины; ро - давление свежего пара перед турбиной; р2 - давление на выходе из турбины.

Совокуп­ность одного ряда сопловых и одного ряда ра­бочих лопаток образует ступень турбины. Турбинная ступень выполне­на камерной, т. е. между диафрагмами обра­зована камера, в которой располагается диск ротора с рабочими лопатками. В камерных ступенях на рабочих лопатках допускается небольшое расширение пара, т. е. камерная ступень выполняется со сравнитель­но небольшой степенью реактивности, а в ос­новном расширение пара осуществляется в сопловой решетке.

На входе в турбину свежий пар поступает к соплам первой ступени, установленным в сопловой коробке. Рабочие лопатки первой и последующих ступеней расположены на дис­ках, откованных заодно с валом. После рабо­чих лопаток первой ступени пар поступает к соплам второй ступени, расположенным в диафрагме. Диафрагмы второй, третьей и четвертой ступеней установлены в пазах кор­пуса турбины. Для уменьшения протечек пара через зазор между валом и диафрагмой в паз расточки диафрагмы устанавливается диафрагменное уплотнение. На рис. 1 показано также распределение вдоль оси турбины да­вления р и крутящего момента М на валу. Давление пара уменьшается в каждой ступени немного. В активных ступенях это снижение давления осуществляется в сопловых лопат­ках. Крутящий момент на валу от ступени к ступени увеличивается за счет суммирования крутящих моментов, создаваемых паровым по­током в каждой ступени. Через правый конец вала от турбины к приводимой машине пере­дается мощность, определяемая моментом Мна валу и частотой вращения ротора ω.

N = М ω.

Через левый конец вала передается небольшой крутящий момент для привода маслянного насоса, расположенного в корпусе переднего подшипника, и на преодоление момента трения в этом подшипнике.

 

Рис.2. Процесс в h,S - диаграмме для многоступенча­той турбины.

Процесс расширения пара в h,S -диаграмме для турбины, состоящей из четырех актив­ных ступеней, представлен на рис.2. По ме­ре расширения пара от ступени к ступени да­вление пара уменьшается, а удельный объем увеличивается. В результате этого длина со­пловых и рабочих лопаток вдоль проточной части также увеличивается. Интенсивность возрастания высоты лопаток определяется значениями соответствующих чисел Маха для ступени. С увеличением числа Маха интенсив­ность возрастания высот лопаток повышает­ся. При числах Маха, близких к нулю (прибли­жение к условиям течения несжимаемой жидкости), высоты лопаток практически не изменяются вдоль проточной части.

Если многоступенчатая турбина составляется из реактивных ступеней, то сопловые лопатки располагаются непосредственно в корпусе турбины (рис.4.3). Применение в этом случае диафрагменной конструкции при­вело бы к большим осевым усилиям на диски ротора и затрудняло бы уравновешивание этих усилий на роторе, в особенности, в усло­виях переменного режима работы турбины и износа диафрагменных уплотнений и уплот­нений рабочих лопаток

Второй отличительной особенностью тур­бин реактивного типа является увеличение числа ступеней по сравнению с турбинами активного типа при одинаковом располага­емом теплоперепаде Но.

При большом числе ступеней в турбине конструктивно не удается разместить их в одном корпусе. Поэтому современные конден­сационные турбины большой мощности вы­полняют в нескольких корпусах.

Многоступенчатые турбины имеют ряд преимуществ перед одноступенчатыми:

1. В многоступенчатой турбине за счет уменьшения теплоперепада, приходящегося на одну ступень, легко получить оптимальное отношение скоростей и/Сф, а следовательно, высокий КПД. Чем больше ступеней в тур­бине, тем меньше теплоперепад на каждую ступень, меньше и скорости Сф и и. Очевидно, что с увеличением числа ступеней уменьша­ются безразмерные скорости потока в ре­шетках степени.

2. В многоступенчатой турбине с увеличе­нием числа ступеней высота сопловых и рабо­чих лопаток во всех ступенях турбины увели­чивается. Действительно, из формулы для высоты сопловых лопаток 11, = F1/(πεdsinα) следует, что увеличение 11связано с уменьшением среднего диаметра степени d и увеличением площади сопловой решетки F1. Средний ди­аметр ступени уменьшается, так как с воз­растанием числа ступеней уменьшается теп­лоперепад ступени и, следовательно, уменьшается окружная скорость лопаток и. Пло­щадь F1 увеличивается, так как уменьшается скорость пара в сопловых лопатках. Увели­чение высоты сопловых и рабочих лопаток при этом приводит к снижению концевых потерь в решетках ступени и к снижению протечек пара в зазоры по бандажу и по корню рабочих лопаток.

 

Рис.4.3. Схема проточной части реактивной многосту­пенчатой турбины

В турбинах небольшой мощности с парци­альным подводом пара с увеличением числа ступеней и уменьшением их диаметров появ­ляется возможность увеличить степень парци-альности и соответственно уменьшить потери от парциального подвода пара.

3. В многоступенчатой турбине энергия выходной скорости предыдущей ступени ис­пользуется в сопловых лопатках последую­щей ступени. Эта энергия выходной скорости повышает располагаемую энергию последую­щей ступени. КПД промежуточной ступени определяется по формуле ηол=1—ξс—ξр. Таким образом, в промежуточных ступенях многоступенчатой турбины потери энергии с выходной скоростью равны нулю. Энергия выходной скорости те­ряется только в последней ступени турбины и в ступенях, предшествующих емкой камере в проточной части турбины, например в регули­рующей ступени, в ступени перед камерой от­бора пара и т. п. В этих ступенях χвс=0.

4. В многоступенчатой турбине тепловая энергия потерь предыдущих ступеней частич­но используется для выработки полезной энергии в последующих ступенях за счет яв­ления возврата теплоты в турбине.

5. Конструкция многоступенчатой турбины позволяет осуществить отборы пара для реге­неративного подогрева питательной воды и промежуточный перегрев пара, которые су­щественно повышают абсолютный КПД паро­турбинной установки.

Из недостатков многоступенчатой турбины следует отметить два основных.

1. С увеличением числа ступеней возраста­ет сложность конструкции и стоимость изго­товления турбины. Однако для энергетических турбин усложнение конструкции и повышение стоимости их изготовления оправдывается за счет повышения КПД турбины и турбинной установки.

2. В многоступенчатой турбине возникают повышенные потери от утечек пара как в пе­реднем концевом, так и в диафрагменных уплотнениях. Перед передним концевым плотнением давление пара тем выше, чем больше ступеней в турбине. В одноступенча­той турбине утечки через диафрагменные уплотнения отсутствуют.

Следует иметь в виду, что в состав турби­ны входят стопорные и регулирующие клапа­ны, устанавливаемые перед турбиной, а так­же перед частью среднего давления в турби­нах с промежуточным перегревом пара. В этих клапанах течение пара сопровождается гидравлическими потерями энергии, которые приводят к снижению КПД турбины. В состав турбины входят также перепускные па­ропроводы между корпусами турбины (ре­сиверы), выхлопной патрубок турбины. Про­цесс течения пара в них также сопровожда­ется потерями энергии, которые снижают общий КПД турбины.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Статор турбины низкого давления | ОСНОВЫ ВЫБОРА КОНСТРУКЦИИ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ ТУРБИН

Дата добавления: 2016-06-29; просмотров: 3387;


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 - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.01 сек.