ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Работа ступени при нерасчетном режиме из "Турбины тепловых и атомных электрических станций Издание 2 " При проектировании и изготовлении турбины профили и геометрические размеры сопловых и рабочих решеток каждой ее ступени выбирают и выполняют в металле для одного определенного расчетного режима для заданных параметров и расхода пара, располагаемого теплоперепада, частоты вращения и т.п. Для этого расчетного режима находят скорости потока пара, строят треугольники скоростей, выбирают степени реактивности, наконец, определяют КПД ступеней. [c.169] В процессе эксплуатации значительную часть времени турбины работают в режимах с различными расходами пара, в режимах пуска и остановки, нередко с отклонениями начальных и конечных параметров пара, возможен и занос солями проточной части турбины, а также работа с удаленными рабочими лопатками отдельных ступеней и нарушенной геометрией решеток за счет подгиба кромок лопаток. Особенностью работы транспортных и приводных турбин, кроме того, является переменная частота вращения. [c.169] Для того чтобы правильно оценить изменение экономичности и надежности работы турбины и ее отдельных ступеней при встречающихся отклонениях от расчетного режима, необходимо при этих отклонениях производить тепловые, а иногда и прочностные расчеты турбины с неизменными профилями и геометрическими размерами сопловых и рабочих решеток. [c.169] Рассмотрим, как изменяется тепловой процесс ступени при изменении ее теплоперепада. Предположим, что в основу подбора профилей и геометрических размеров сопловых и рабочих решеток рассматриваемой ступени были положены расчетные треугольники скоростей, показанные на рис. 6.1 сплошными линиями. [c.169] Допустим, что при нерасчетном режиме теплоперепад этой ступени уменьшился. Значит, уменьшится и абсолютная скорость истечения пара из сопловой решетки (рис. 6.1) и возрастет отношение скоростей м/Сф. [c.169] Проведем из вершины треугольника вектор скорости С , вычтем геометрически из него неизменную окружную скорость и и получим новую относительную скорость входа пара на рабочие лопатки туц, которая стала меньше расчетной скорости IV,, значительно отклонилась от первоначального направления и встречает входную кромку рабочих лопаток с отрицательным углом атаки 5, = р - Р ц т.е. в данном случае поток пара ударяет в спинки лопаток, что приводит к значительным потерям энергии в каналах рабочих лопаток и соответствующему снижению КПД ступени. Наряду с этим увеличение отношения скоростей м/Сф сопровождается увеличением степени реактивности. [c.169] Уравнение (6.1) получено с помощью уравнений сохранения энергии и неразрывности без учета влияния изменения степени реактивности на утечки пара через периферийные и корневые зазоры. Этим влиянием можно пренебречь лишь в том случае, когда зазоры очень малы и когда парциальность ступени равна единице. При больших зазорах повышение реактивности при росте и/с вызывает увеличение утечек пара через эти зазоры, поэтому действительный рост реактивности будет несколько меньшим, чем получаемый по формуле (6.1). [c.170] Сокращение теплоперепада ступени сопровождается также уменьшением относительной скорости выхода пара из рабочей решетки IV21 и 2 водит к изменению значения и направления абсолютной скорости выхода С21 (см. рис. 6.1). [c.170] Теперь рассмотрим другой случай, когда теплоперепад ступени станет больше расчетного. В этом случае возрастет абсолютная скорость выхода пара из сопловой решетки (рис. 6.3) и уменьшится отношение скоростей и сф. Если при этом скорость С начнет превышать скорость звука, поток пара будет отклоняться в косом срезе сопловой решетки. Увеличение скорости сц вызывает уменьшение угла Р11, и поток будет натекать с положительным углом атаки при входе в рабочую решетку. Это может вызвать отрыв потока на спинке профиля и значительный рост потерь в рабочей решетке. Давление перед рабочей решеткой понизится, степень реактивности р уменьшится, а если расчетное значение ее было мало, то появится отрицательная реактивность. Как видно из треугольника выходных скоростей (рис. 6.3), абсолютная скорость выхода пара из рабочей решетки увеличится (с21 С2) и изменение ее направления приведет к тому, что натекание потока на сопловую решетку последующей ступени будет происходить с положительным углом атаки. [c.170] Здесь рассмотрен переменный режим работы ступени, при котором частота вращения ротора сохранялась постоянной, а изменению подвергался теплоперепад. Аналогичные результаты получатся, когда теплоперепад будет сохраняться постоянным, а изменяться будет частота вращения. В этом нетрудно убедиться, если построить треугольники скоростей. Увеличение частоты вращения приведет к изменению треугольников скоростей, аналогичному тому, что происходит при уменьшении теплоперепада. [c.170] Отклонение от расчетного режима может привести чаще всего к снижению экономичности, если ступень проектировалась так, чтобы в расчетных условиях был обеспечен максимально возможный КПД Т1р,-, но иногда и к повышению экономичности, если по условиям технико-экономической оптимизации и унификации, требованиям малого изменения КПД в широком диапазоне нагрузок расчетный режим не соответствовал наивысшему КПД. [c.171] Зависимости отдельных составляющих потерь (потери в сопловой и рабочей решетках, а также потери с выходной скоростью) и относительного лопаточного КПД ступени 11 , от отношения м/Сф подробно рассмотрены в 2.4. В 3.2 показано влияние отношения скоростей м/Сф на дополнительные потери в ступени. [c.171] Поэтому важно знать, как изменяется экономичность и надежность работы турбины и ее отдельных ступеней при снижении и повышении нагрузки. Сложность задачи состоит в том, что изменение расхода пара приводит к изменению его параметров до и после ступени, которые, в свою очередь, определяют изменение режима ступени. [c.171] Решение может быть найдено методом последовательного приближения, причем задача упрощается, если расчет вести не от начальных параметров перед рассматриваемой ступенью, которые неизвестны, а от конечного состояния пара на выходе из турбины. [c.171] При расходе пара С, отличающемся от расчетного расхода, давление отработавшего пара на выходе из турбины можно принять постоянным, равным расчетному, или найти, задавшись зависимостью его от расхода пара. [c.171] Будем считать заданными параметры пара за последней ступенью турбины Р2 и / 2, расход пара С и частоту вращения п. Кроме того, должны быть известны или все геометрические характеристики ступени типы решеток, их размеры, зазоры и др., или полные данные расчетного режима работы ступени и некоторые геометрические характеристики. [c.171] Расчет проводим с помощью к, 5-диаграммы. Пусть состояние пара на выходе из последней ступени турбины при изменившемся режиме соответствует точке А в к, -диаграмме (рис. 6.4). Определив потери на трение АЯ. р, от парцнальности ДЯ и оценив предварительно потери с выходной скоростью AЯg ,, находим в точке В состояние пара на выходе из каналов рабочей решетки. [c.171] Если давление на выходе из сопловой решетки Рц больше критическогото в сечении устанавливается давление и истечение из сопловой решетки происходит с дозвуковой скоростью. Если же/ 11 ниже/ 1 р, то в сечении 7 1 возникает критическая скорость при давлении р i и понижение давления от pi до рц происходит в косом срезе сопловой решетки. [c.173] Здесь в первом приближении значение и,, подставляется по состоянию пара не в точке , а в точке D. [c.173] Вернуться к основной статье