ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Тепловое состояние турбины на малорасходных режимах из "Исследование мощных паровых турбин на электростанциях " Увеличение единичной мощности паротурбинных агрегатов потребовало создания цилиндров низкого давления с длинными лопатками последних ступеней. Наиболее характерным примером такого турбоагрегата является турбина К-1200-240-3, спроектированная как прототип турбин мощностью до 2000 МВт, работающих в составе блоков как на органическом, так и на ядерном топливе. Турбина К-1200-240-3 выполнена по конструктивной схеме ЦВД+ЦСД+ЗЦНД. ЦНД турбины двухпоточный, по пять ступеней в потоке, имеет уникальную рабочую лопатку последней ступени длиной 1200 мм, изготовленную из титанового сплава ТС-5 [131]. [c.176] НПО ЦКТИ были проведены исследования температурного состояния ЦНД. Методические вопросы исследования теплового состояния паровых турбин на малорасходных режимах подробно изложены в ряде работ, в частности в [132]. [c.177] Отличительной чертой аналогичных исследований, выполняемых НПО ЦКТИ и ЛМЗ, является стремление к измерению поля температур за последней ступенью ЦНД, а также достаточно подробное измерение температур статорных элементов. Кроме того, экспериментальные исследования были дополнены расчетным анализом теплового состояния с использованием результатов испытаний. [c.177] Для измерения поля температур за последней ступенью в обратном потоке ЦНД-3 были смонтированы четыре взаимно перпендикулярные гребенки термопар, на каждой из которых было установлено по пять равно отстаюищх друг от друга термопар. Измерялась также температура паровой среды в межвенцовом зазоре на периферии 5-й ступени, в радиальном зазоре между статором и бандажом рабочего колеса 5-й ступени, а также температура торцевых поверхностей всех ЦНД. [c.177] Измерения во время первых пусков головной турбины показали, что на холостом ходу температурное поле выхлопных патрубков ЦНД неравномерно. Так, например, после 5 ч работы на холостом ходу при вакууме 0,88 кгс/см температура торцевой стенки обратного потока ЦНД-3 справа (если смотреть со стороны регулирования) составила 110-130 С, слева 55-85°С, в прямом потоке справа 80-100 С, слева 55-60°С. В ЦНД-1 наблюдалась аналогичная разность температур, но несколько меньшего значения. [c.177] Неравномерным было также поле температур среды за последней ступенью, определенное с помощью упомянутых выше гребенок термопар. Окружная неравномерность температуры в потоке достигала 170°С при этом имел место быстрый рост температуры пара на периферии за последней ступенью. Так, при вакууме 0,95 кгс/см , в течение 10 мин работы турбины на холостом ходу температура в радиальном зазоре возрастала до 240°С. Вышеприведенные результаты были получены при работе системы сброса пара из пускосбросного быстродействующего устройства (ПСБУ) в выхлопные патрубки конденсатора через шесть пароприемных устройств (ППУ), представляющих собой сопла Вентури с подачей охлаждающей воды в горло сопла. [c.177] Были Проведены испытания при работе турбины на холостом ходу при использовании для охлаждения форсунок, распыляющих воду в выхлопных патрубках. Типичная эпюра распределения температур потока за последней ступенью ЦНД при работе системы форсуночного охлаждения представлена на рис. 5.31 и свидетельствует о значительной окружной неравномерности температур, достигающей 170°С на периферии ступени. При этом наблюдается понижение среднемассовой температуры потока, особенно в прикорневой зоне, что свидетельствует о попадании влаги в прикорневую зону рабочего колеса вследствие структуры парового потока на малорасходных режимах. [c.178] Произведена расчетная оценка затрат мощности на трение и вентиляцию 5-й ступени для режима, когда охлаждение выхлопного патрубка и 5-й ступени было полностью отключено. [c.178] Расчеты мощности на трение и вентиляцию 5-й ступени , кВт, проведенные по формулам различных авторов, показали, что расчетное значение отличается более чем в 10 раз. [c.178] Наиболее полная оценка точности расчетных формул для приведена в [165], где дан расчет потерь на трение и вентиляцию в зависимости от давления в конденсаторе для турбины К-200-130 Л М3 по различным формулам. [c.178] Для режима работы турбины на холостом ходу с отключенным охлаждением ЦНД и экспериментальными данными по температуре и давлению среды за 5-й ступенью было получено, что 1,365 МВт. [c.179] На 5-й ступени всех шести выхлопов турбины мощность на трение и вентиляцию составит = 6x1,365 = 8,19 МВт. Сравнительные испытания турбины К-1200-240-3 в моторном режиме с облопаченными пятыми ступенями ЦНД р = 26 МВт) и необлопаченными р = = 17 МВт) показали, что суммарная мощность на трение и вентиляцию составляет 9 МВт, т.е. экспериментальные и расчетные данные имеют хорошую сходимость. В то же время полученные высокие значения мощности, затрачиваемой на трение и вентиляцию пара в 5-й ступени, объясняют сравнительно высоким уровнем температуры за 5-й ступенью при работе без охлаждения. [c.179] Для определения влияния окружной неравномерности поля температур на напряжения поверхностного слоя лопаток рабочего колеса последней ступени необходимо выполнять расчетный анализ термических напряжений в рабочих лопатках при вращении их во влажнопаровой среде с высокой температурной неравномерностью. [c.179] Здесь Pjj., Pjr установочные углы рабочих лопаток на входе и выходе из лопаточного аппарата t - шаг лопаток I - хорда Ьр -ширина лопаточного венца рабочего колеса. [c.179] Уравнение для определения S , в котором определяющими являются геометрические характеристики рабочего колеса, обобщает большое число опытов, проведенных при расчетном обтекании активных и реактивных решеток. [c.179] Выполненные расчеты показали, что наибольшее значение коэффициента теплоотдачи для периферийного сечения составило 1800 ккал/(м .ч-°С), для корневого сечения 300-400 ккал/(м -ч- С). В связи с тем что коэффициент теплоотдачи для периферийного сечения примерно в 5 раз выше, чем для корневого, дальнейший расчет колебаний температуры на профиле лопатки проводился только для периферийного сечения. [c.180] По рассчитанному значению коэффициента теплоотдачи и по экспериментально определенному окружному распределению температуры пара определялись колебания температур в четырех характерных точках на поверхности профиля (входная и выходная кромки, спинка и корыто) за один оборот лопатки. [c.180] Размах колебаний температур рассчитывался в поверхностном слое профиля толщиной 2 мм. Так как при расчете коэффициента теплоотдачи был сделан ряд допущений, в том числе о безотрывном течении в межлопаточном канале и об относительной скорости потока по профилю лопатки, представлялось целесообразным выполнить расчет температурных полей и выявить размах колебаний температуры в поверхностных слоях при увеличенном в 2 раза значении коэффициента теплоотдачи (3600 ккал/(м -ч-°С). [c.180] При этом максимальные температуры выбирались от 200 до 350°С, а минимальные температуры сохранялись примерно постоянными (около 30°С). [c.180] С увеличением коэффициента теплоотдачи размах колебаний температуры в поверхностных слоях лопатки при тех же значениях Afj увеличивается, причем увеличение Af , с ростом А происходит быстрее, чем при меньших значениях коэффициента теплоотдачи. [c.180] Вернуться к основной статье