Работа оборудования на частичных нагрузках при сопловом парораспределении.

При использовании соплового парораспределения и постоянного давления перед клапанами наибольшим механическим нагрузкам подвергается первая регулирующая ступень. Для этого рассмотрим схему соплового парораспределения (рис.6.3) .

Рис.6.3. Схема соплового парораспределения.

При изменении расхода пара через регулирующую ступень изменяется давление в сегментах сопловой коробки и в её камере. Давление пара в КРС при этом изменяется пропорционально его расходу, в соответствии с формулой Стодолы-Флюгеля. Поскольку при частичной нагрузке часть клапанов может быть полностью открыта, а другая часть либо закрыта, либо частично открыта, то в этом случае теплоперепады в регулирующей ступени по каждому потоку будут свои. Давление в сопловой коробке за каждым клапаном будет свое. В результате диск регулирующей ступени нагружается механически неравномерно и в нём возникают изгибные напряжения. Чтобы по возможности избежать одностороннего давления пара на диск выбирают соответствующую очерёдность подачи пара в сопловую коробку одновременно с диаметрально-противоположных сторон.

В классическом случае все РК открываются по очереди. В реальных системах парораспределения, во многих случаях, вначале открывается одновременно сразу несколько клапанов, поэтому у многих типов турбин до нагрузки f=0,6-0,8 парораспределение фактически дроссельное. Очередность открытия клапанов принимается такая, чтобы по возможности избежать одностороннего давления пара на рабочие лопатки. При этом пар подводится одновременно с диаметрально противоположных сторон диска регулирующей ступени. При сопловом парораспределении потери от дросселирования возникают только в той части потока, которая проходит через частично открытый клапан (для полностью открытого клапана, можно считать, что потерь от дросселирования нет). Поэтому экономичность турбины при частичных нагрузках выше, чем при дроссельном парораспределении (если Р₀= const). Процесс расширения пара в регулирующей ступени турбины можно условно изобразить так, как представлено на рис. 6.4.

В этом случае весь поток пара условно разбивается на два потока:

а) поток идущий, через полностью открытые клапаны;

б) поток идущий, через частично открытый клапан.

Первый поток дросселированию не подвергается. Второй поток дросселируется в зависимости от степени открытия клапана. В камере регулирующей ступени оба потока перемешиваются, параметры потока выравниваются и становятся равны параметрам смешения (точка смешения h_рс). Энтальпию в точке смешения можно определить по выражению:

, (6.2)

β_рс, β_рс1, β_рс2 – соответственно относительный суммарный расход через регулирующую ступень, расход пара через первую группу клапанов (открытые, поток не дросселируется), расход через вторую группу частично открытых клапанов, дросселируемая часть потока.

Рис. 6.4. Процесс расширения пара в турбине при сопловом парораспределении, постоянном давлении перед турбиной и на частичной нагрузке.

При сопловом парораспределении и режимах частичной нагрузки КПД регулирующей ступени понижается, что связано с дросселированием пара в частично открытых клапанах, но это снижение идет в меньшей степени, чем если дросселировался бы весь поток. Дальнейшее расширение условно можно представить идущим из точки смешения.