ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние геометрических и режимных параметров на характеристики ступеней из "Исследования и расчеты турбин влажного пара " Многочисленные исследования отдельных ступеней, отсеков и натурных турбин указывают на существенное влияние геометрических размеров ступеней (веерности djl, высоты лопаток I, зазоров б, толщин кромок Дкр и др.), а также режимных параметров (отношения скоростей ы/со, чисел Ма, Re и влажности уо) на характеристики ступеней (к. п. д. Tioi, реакцию р, коэффициент расхода р,). В значительной мере перечисленные факторы зависят от дисперсности жидкой фазы. [c.100] Продольный разрез экспериментальной турбины с увлажнителем и схема измерений и подготовки влажного пара представлены на рис. 5-6. Пар в экспериментальную турбину поступает из отбора промышленной турбины ТЭЦ МЭИ при давлении 6 кгс1см . На пути к турбинам пар дросселируется из состояния 1 (рис. 5-6,а) до необходимого давления 2 и проходит многоступенчатую систему охлаждения. Тепловая схема турбины ЭТ-4 включает две ступени охлаждения пара. Первая ступень (/, рис. 5-6,а) находится за 15 лгот стопорного клапана и позволяет за счет впрыска конденсата получить пар заданной температуры, в том числе охладить пар до состояния насыщения (точка 3 на i, s-диаграмме). [c.100] После увлажнения пар поступает в турбину. Турбина консольного типа с развитой паровпускной частью 1 (рис. 5-6,6). Пар после турбинных ступеней поступает в выходной кольцевой патрубок. 2, который имеет пять симметричных радиальных выхлопных патрубков 3, обеспечивающих равномерное поле давлений и скоростей на выходе из ступени. Машина имеет плавающую втулку 4, в которой располагаются подшипники 5 W 6. С втулкой жестко соединен гидротормоз 7. Гидропята 8 воспринимает осевое усилие от ротора 9 и передает его на корпус машины 10. Нагрузочное устройство — дисковый двухступенчатый гидротормоз. Плавающая втулка позволяет провести исследования с высокой степенью точности, так как при ее использовании весовая головка измеряет сумму всех трех моментов момента на диске гидротормоза, момента опорного подшипника и момента опорно-упорного подшипника. Турбина позволяет испытывать модели ступеней высокого и среднего давления с /р = 25-ь75 мм в одноступенчатом, а также полуторном и двухступенчатом вариантах. [c.102] величины открытого радиального зазора 5, угла наклона сопловых лопаток у и т. д. [c.102] МОК сопл, высота лопаток, отношение давлений на ступень и т. д. [c.105] Известно, что характеристики турбинных ступеней в значительной степени зависят от наклона лопаток (выходных кромок) соплового аппарата. С изменением наклона лопаток меняется распределение реакции вдоль радиуса по высоте лопаток, изменяются потери в решетках и к. п. д. всей ступени. Результаты эксперимента показывают, что максимальная величина к. п. д. ступеней достигается при небольшом наклоне лопаток по потоку (у +5н-+ 10°). При работе турбинных ступеней на влажном паре наклон лопаток влияет также и на распределение влаги в решетках. Для проверки влияния влажности и наклона лопаток на экономичность были испытаны три ступени с у = 0° 4-5° и —5°. Основные размеры этих ступеней приведены в табл. 5-2. [c.105] Приведенный выше анализ влияния влажности и геометрических размеров на характеристики ступеней выполнен при значениях и/со, близких к оптимальным. С изменением и/со влияние влажности на к. п. д. и другие характеристики оказывается иным. [c.105] Следует отметить, что не все геометрические и режимные параметры ступеней исследованы с достаточной полнотой с точки зрения их влияния на экономичность ступени. Отсутствуют данные по влиянию хорды профиля (или числа лопаток в кольцевой решетке), угла выхода потока из решеток, дисперсности жидкой фазы в широком диапазоне ее изменения, давления пара (особенно в зоне высоких давлений) и других параметров. [c.106] Необходимо также подчеркнуть, что результаты исследований решеток в статических условиях не могут быть пока использованы в полной мере для расчета и проектирования ступеней. Это объясняется тем, что, кроме сохранения подобия в сопоставляемых решетках и ступенях, необходимо знать полные характеристики решеток. Действительно, для определения экономичности ступени недостаточно иметь данные о потерях энергии в решетках. Необходимо также располагать сведениями о структуре потока, так как при одинаковых энергетических ха-рактерстиках могут оказаться различными дисперсность жидкой фракции, коэффициенты скольжения и соответственно воздействие влаги на рабочую решетку. Это положение подтверждается некоторыми сопоставлениями результатов исследований решеток и ступеней. Так, например, влияние относительной высоты лопаток в турбине и в статических условиях имеет совпадающий качественный характер с уменьшением относительной высоты влияние влажности возрастает (см. рис. 5-7 и 4-13). В то же время влияние толщины выходной кромки в ступени (рис. 5-8,6) и в решетке (см. рис. 4-14) имеет несколько отличный характер. В ступени с ростом толщины выходной кромки влияние влажности на к. п. д. ступени уменьшается, а в решетке остается постоянным и даже немного возрастает (для Л 0,20, см. рис. 4-14). По-видимому, обнаруженная разница объясняется различной дисперсностью жидкой фазы, срывающейся с выходных кромок разной толщины, и различным воздействием влаги на рабочую решетку. [c.106] В МЭИ ииж. О. П. Кустовым было исследовано влияние влалсности на характеристики радиально-осевых ступеней с лопаточным и безлопа-точным сопловым аппаратом. На рис. 5-14 показаны схема и основные размеры проточной части радиально-осевой ступени с лопаточным направляющим аппаратом. Основные геометрические размеры ступени i=12 мм, /р=14 мм, h = = 36.5 мм ai=18 (3ip = 90° р2 = 40° f/i = 240 мм, (inT = 64 мм. Схема без-лопаточного соплового аппарата (улитки) показана на рис. 5-15,а. Улитка спрофилирована по методике изложенной в Л. 37]. На рис. 5-15,6 дан график изменения поперечных площадей F вдоль оси улитки. Пунктиром на графике показано теоретическое изменение площадей при различных углах выхода аь Обнаруженное расхождение объясняется погрешностями, допущенными при изготовлении (литье) улитки. [c.108] Исследования дисперсности жидкой фазы в ступенях с длинными лопатками проведены еще в недостаточном объеме, и пока не представляется возможным дать необходимые для расчетов обобщенные зависимости. Опыты на модельном отсеке последних ступеней турбины ВКТ-100 [Л. 13] показали различное влияние частоты вращения турбины на величину модального размера капель в разных сечениях за последней ступенью. На рис. 5-20,6 видно, что в периферийном сечении средний диаметр капель остается практически постоянным (d 20-H 30 мкм), а в средних сечениях наблюдается интенсивный рост размеров капель с уменьшением частоты вращения. [c.112] Зависимость коэффициента а от частоты вращения турбины ВКТ-100-ХТГЗ (модель) (а) и расхода пара для турбины ВК-100-5-ЛМЗ (б). [c.114] Здесь -к. п. д. ступеней на перегретом и влал ном паре, подсчитанные по параметрам торможения Я и Я(, — изоэнтропийные теплоперепады от начала процесса до линии насыщения и до конечного давления за отсеком уг — конечная влажность. Как видно из рис. 5-22,а, минимальное влияние влажности обнаружено при испытании последней ступени, что объясняется преобладанием в ней мелкодисперсной влаги и большими срабатываемыми теплоперепадами. Максимальные потери от влажности получены для первых трех ступеней отсека. В опытах обнаружено значительное влияние частоты вращения турбины на коэффициент а. Интенсивный рост потерь наблюдается в зоне п 8 000 об мин, что соответствует окружным скоростям на среднем диаметре последней ступени ы 300 м1сек. [c.114] Влияние конечной приведенной влажности у2 на экономичность двухвенечных ступеней (а), срабатывающих большие теплоперенады, и отсеков турбин (б). [c.116] Обработка результатов опытов проводилась в зависимости от приведенной конечной влажности = г/, (1 — /г //г ). Здесь — действительная вла.кность в конце процесса без учета потерь с выходной скоростью йд — располагаемый тепло-перепад от начала процесса расширения до линии насыщения ho — располагаемый теплоперепад. При изменении в опытах начальной температуры часть теплоперепада срабатывается в однофазной, а часть — в двухфазной области. Очевидно, что при одной и той же конечной влажности и прочих равных условиях меньшие потери от влажности будет иметь та турбина, у которой доля теплоперепада, срабатываемого в однофазной области, больше. Введение приведенной влажности дает возможность до некоторой степени исключить этот фактор. [c.117] Изучение влияния влажности на характеристики отдельных (в том числе периферийных) сечений лопаток последних ступеней в МЭИ проводилось на двухвальной экспериментальной турбине (рис. 5-26). Тепловая схема и схема подготовки влажного пара этой установки аналогичны схеме экспериментальной турбины, описанной выше (см. рис. 5-6), однако в последней ступени увлажнения II применены форсунки с паровым дутьем, которые позволяют получить модальный размер частиц влаги м= 15 40 мкм. [c.117] Оба ротора образуют одну проточную часть и имеют самостоятельное независимое вращение относительно друг друга. Двухвальный вариант турбины позволяет выполнить ряд важных исследований и прежде всего провести исследования отдельных ступеней в широком диапазоне изменений и/со с предвключен-ной группой турбинных ступеней, т. е. при реальном поле скоростей и реальном распределении влаги по высоте и углу входа. В турбине могут быть установлены ступенн с /р до 100—120 мм при djl A- 8. Выхлоп турбины организован через четыре симметричных патрубка 3, обеспечивающих равномерное поле давлений и скоростей на выходе из последней ступени. Вместе с тем выхлоп может быть осуществлен также через два патрубка, что аналогично натурным установкам. [c.118] На двухвальной экспериментальной установке В. А. Калмыковым были проведены исследования турбинных ступеней, рабочие лопатки которых выполнены из пластин. [c.118] На рис. 5-27,а и б в качестве сравнения показаны основные характеристики турбинных ступеней (dll = 8, /2=50 мм) с цилиндрическими рабочими лопатками различных профилей. Эти результаты исследований позволяют уточнить расчет и профилирование отдельных сечений длинных рабочих лопаток с большой веерностью. [c.118] Вернуться к основной статье