ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предислови из "Радиально-осевые ступени мощных турбин " В транспортных и криогенных установках радиальные и ра-диально-осевые турбины получили широкое распространение и зарекомендовали себя достаточно простыми и экономичными двигателями. Вместе с тем в области мощного паротурбостроения этот тип ступени не только не используется, но и практически не рассматривается даже как возможный вариант. В значительной степени это объясняется недостатком информации о возможностях и достоинствах радиально-осевых ступеней, а также традициями турбостроительных заводов. Сказанное в полной мере можно отнести и к стационарному газотурбостроению. [c.3] Сложившаяся ситуация определила цель книги и ее содержание. Мы хотели по возможности просто и наглядно ознакомить читателей (к которым мы относим научных и инженерно-технических работников, а также студентов вузов соответствующих специальностей) с особенностями рабочего процесса радиально-осевых ступеней, осветить вопросы рационального их применения, расчета и выбора оптимальных параметров. В книге большое место уделяется обзору и анализу конструкций, выполненным на основе привлечения обширных отечественных и зарубежных материалов, собранных в одно целое по предназначению и тематике. Подробно представлены результаты экспериментальных исследований этого типа ступеней по данным ЛПИ, МЭИ, ЦНИИМФ и других организаций, рассмотрены специфические вопросы прочности их элементов. Обсуждаются аспекты организации аэродинамического эксперимента и автоматизированного сбора информации. [c.3] Авторы надеются данным трудом внести должную ясность в проблему, что позволит включить радиально-осевые ступени в арсенал практических конструкций, используемых в крупном турбостроении. Ряд вопросов, рассматриваемых в книге, может носить дискуссионный характер, поэтому любые замечания и предложения будут интересны авторам. [c.3] Предлагаемая читателям книга является результатом исследований вопросов применения радиально-осевых ступеней в стационарных паровых турбинах, выполненных в проблемной лаборатории турбиностроения Ленинградского политехнического института им. М. И. Калинина под руководством лауреата Государственных премий, заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, д-ра техн. наук Ивана Ивановича Кириллова. [c.4] Отдельные разделы книги (пп. 2.3, 2.6, 4.4) написаны совместно с Берманом Б. И. [c.4] Авторы благодарят И. И. Кириллова и А. И. Кириллова за научное руководство и обсуждение материалов, включенных в книгу, а также коллектив кафедры турбиностроения за оказанную помощь в организации и проведении исследований. [c.4] В настоящее время мощность паровых турбин достигла уровня 1000—1300 МВт и в ближайшем будущем будет доведена до 2000 МВт. Постоянный рост единичной мощности турбоагрегатов предъявляет повышенные требования к их экономичности, надежности, металлоемкости. Для решения этих задач проводятся детальные исследования аэродинамики рабочего процесса турбин, разрабатываются новые высокопрочные конструктивные материалы, совершенствуются тепловые схемы установок. [c.5] В мощном турбиностроении традиционной является осевая схема проточной части, и совершенствование турбины идет по пути развития этой схемы. Вместе с тем осевая схема не является единственно возможной. Хорошо известны радиальные турбины типа Юнгстрем, рассчитанные на сравнительно небольшие мощности. На протяжении более 50 лет рассматриваются и комбинированные схемы проточной части, сочетающие в различных вариантах группы осевых и радиальных ступеней. [c.5] Радиальные ступени, используемые первыми в отсеке, очень удачно компонуются с последующими группами осевых ступеней. Существенным достоинством радиальных ступеней является возможность сравнительно просто регулировать расход рабочего тела поворотом лопаток направляющего аппарата. Общепризнано, что при малом объемном расходе рабочего тела радиальные ступени значительно экономичнее осевых. Все это вызывает постоянный интерес к комбинированным схемам проточной части, однако до настоящего времени они все же не используются. Сложившуюся ситуацию можно объяснить, по-видимому, недостаточным исследованием радиально-осевых ступеней больших размеров. [c.5] Преимущественное распространение РОС на транспорте в малоразмерных агрегатах привело к подробному исследованию этого типоразмера ступеней. [c.6] Мощные радиально-осевые ступени имеют определенные достоинства при применении их в качестве силовых турбин крупных энергетических установок, в особенности в части низкого давления паровых турбин мощностью 300 МВт и выше. Наибольший интерес при этом представляют двухпоточные конструкции РОС, имеющие специфический типоразмер. Это обусловливает необходимость их специального исследования. Данные по исследованию таких ступеней ограничены и не систематизированы. Восполнить в определенной мере этот пробел — задача данной книги. [c.6] Ф — коэффициент скорости НА ф — коэффициент скорости РК О) — угловая скорость. [c.7] Рассмотрим общие принципы построения схем турбинных ступеней описываемых типов. В зависимости от направления потока рабочего тела турбинные ступени можно разделить на три вида осевые, радиальные и диагональные. В осевых ступенях рабочее тело движется вдоль оси вращения в радиальных — по радиусу ступени диагональные ступени занимают промежуточное положение. Радиальные ступени могут быть центростремительными — с движением рабочего тела к оси вращения, и центробежными — с движением потока от оси (рис. 1.1, а). Отдельным типом выделяются радиально-осевые ступени (РОС), в которых поворот потока из радиального направления в осевое осуществляется внутри рабочего колеса (рис. 1.1,6). [c.8] Различают одно- и двухпоточные конструкции РОС (рис. 1.1,6, в). Входное устройство 1, обеспечивающее равномерный подвод рабочего тела в ступень, обычно выполняется в виде улитки с тангенциальным подводом. Направляющий аппарат (НА) 2 может быть выполнен безлопаточным и эффективно использоваться в ряде специфических конструкций РОС. Рабочее колесо (РК) 3 закрепляется на валу 4. В общем случае РК состоит из несущего диска 5 и лопаточной решетки б. Лопатки колес малоразмерных агрегатов выполняются едиными в радиальной и осевой части рабочей решетки. Для упрощения изготовления решетка РК может выполняться сборной. В этом случае радиальная часть рабочей решетки выполняется за одно целое с несущим диском, а осевая решетка набирается из приставных лопаток или изготовляется вместе со втулкой отдельной деталью. Лопатки осевой решетки РК называют концевыми, или бустерными. [c.8] Исключение составляет только РК двухпоточного типа с центральным разделителем потока — внутренний меридиональный обвод у полузакрытых и закрытых РК таких конструкций может быть неполным. [c.9] О) — вектор угловой скорости переносного движения w — вектор относительной скорости. [c.11] Центробежная сила инерции (рис. 1.2, а) всегда направлена от оси вращения, а кориолисова — в направлении вращения стержня, перпендикулярно к нему, независимо от направления его вращения (если тело, как указывалось, движется к центру). При противоположном (от центра) движении тела кориолисова сила направлена против вращения стержня также независимо от направления вращения. Этот результат легко получить, производя перемножение векторов по формулам (1.3) для рассмотренных случаев движения. [c.11] Поскольку в относительном движении скорость тела в направлении силы P[j не изменяется, то должна присутствовать уравнове-щивающая сила R, равная по значению Р и противоположная ей по направлению (рис. 1.2). Сила R — реальная сила взаимодействия между телом т и стержнем — реакция стержня. С другой стороны, по третьему закону Ньютона на стержень действует точно такая же, но противоположно направленная сила реакции тела. Таким образом, в результате движения тела вдоль вращающегося стержня к центру вращения, на стержень действует сила реакции тела Ri, направленная в сторону вращения и численно равная кориолисовой силе инерции 2т o Xw. Сила Ri является реальной силой взаимодействия, поэтому она существует независимо от выбора системы координат и в абсолютном движении может совершать работу. В относительном движении ни кориолисова сила Р , ни сила реакции R работы совершить не могут, так как они всегда перпендикулярны к вектору w. Это справедливо также и для криволинейного движения тела т в относительной системе координат. [c.11] Вернуться к основной статье