Меню сайта

загрузка...

Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Паровые турбины. Часть 1

Выбор характеристик и расчет турбинной ступени

Характеристики турбинной ступени

При расчете турбинной ступени требуется выбрать ее размеры, форму профилей сопловых и рабочих решеток, высоты решеток, углы их установки, конструкцию бандажей рабочих лопаток и зазоры, так чтобы ступень удовлетворяла требованиям экономичности и обеспечивала надежную работу. .Одновременно с определением всех основных размеров ступени необходимо с большой точностью оценить ее КПД.

При проектировании новых турбин, как говорилось, рекомендуется в максимальной степени использовать приведенные в атласах и нормалях профили, что позволяет наиболее уверенно рассчитать ступени, а также разумно ограничить число турбинных профилей и тем самым улучшить организацию производства турбинных лопаток.

В отдельных случаях приходится прибегать к построению совершенно новых профилей.

Расчет ступеней по среднему диаметру выполняется или как первое приближение для любых ступеней, или как окончательный для ступеней с лопатками постоянного по высоте профиля и малой веериости (обычно с <///>10-И5).

При расчете турбинной ступени следует считать заданными величины:

, а также

направление потока при входе в ступень (угол а0);

частоту вращения п.

Ряд величин должен быть выбран на основании предварительных соображений; сюда, например, относятся такие величины, как:

степень реактивности р;

отношение скоростей и/сф.

Кроме того, если рассчитывается одна из промежуточных ступеней многоступенчатой турбины, то ее размеры (диаметр, входные и выходные высоты лопаток) должны рационально вписываться в проточную часть всей турбины.

В результате расчета должны быть зафиксированы выбираемые для ступени профили и их расположение (установочные углы).

На основании уравнений неразрывности, а также с учетом надежности должны быть назначены размеры проточной части и выбраны ширина и шаг профилей в сопловой и рабочей решетках. Должен быть также построен процесс в /г, л-диаграмме и должны быть подсчитаны мощность и КПД ступени.

Рассмотрим последовательность расчета ступени.

Выбор степени реактивности

В настоящее время паровые турбины выпускаются со ступенями двух типов —активного (так называемые диафрагмен-ные) и реактивного. Конструкции этих ступеней представлены на рис. 3.1. Поскольку разный тип ступени требует своеобразного конструктивного исполнения всей турбины и особой технологии изготовления, совмещение этих типов в продукции одного завода (фирмы) обычно не встречается. В то же время так называемая регулирующая ступень (см. § 1.2) выполняется активной независимо от типа турбины, а последние ступени активных конденсационных турбин обычно проектируются реактивными.

Таким образом, проектирование ступени начинается с выбора типа ступени. Активные ступени проектируются с р = 0,05-г 0,25, причем, как будет объяснено ниже, в § 3.4 и 3.5, чем меньше отношение с///, тем большей выбирается величина р. Если по каким-либо причинам ступень проектируется с расположением сопловых лопаток не по всей окружности (так называемый парциальный подвод, см. § 4.2), то степень реактивности такой ступени должна выбираться небольшой: р = 0,02-0,12.

  перерабатывается в сопловой решетке, располагаемой в диафрагме (см. рис. 3.1, а). Профили сопловых и рабочих лопаток такой ступени существенно отличаются друг от друга. В рабочей решетке происходит незначительное ускорение потока при большом угле его поворота.

В ступени реактивного типа при р%0,5 характер обтекания сопловых и рабочих решеток практически одинаков, и сами профили по своей форме геометрически подобны. Часто эти профили имеют одинаковые размеры (хорду, кромку и т. д.).

Выбирая степень реактивности, следует учитывать, что с увеличением р улучшается обтекание рабочей решетки, где поток становится более конфузорным. В связи с этим относительный лопаточный КПД возрастает. При этом за счет увеличения перепада на рабочую решетку большая доля пара проходит помимо нее, через зазоры, снижая тем самым эффективность ступени (см. § 4.3). Особенностью ступени с повышенной степенью реактивности является увеличение усилия, действующего на лопатки и диск в осевом направлении. Во многих турбинах это приводит к дополнительному усложнению конструкции ступени и даже всей турбины и может отрицательно сказаться на экономичности.

Следует подчеркнуть, что с повышением степени реактивности уменьшается оптимальная величина располагаемого теплоперепада [см. формулу (3.33)] и тем самым возрастают число ступеней и стоимость турбины. Таким образом, в конечном счете выбор степени реактивности р является технико-экономической задачей.

Выбор отношения скоростей г//сф

обеспечивающее мак-

  и потери с выходной

в ступени возникают дополнительные потери.

Чем больше дополнительные потери, тем ниже оптимальное отношение скоростей (см. гл. 4).

, позволяющее при той же окружной

скорости переработать больший теплоперепад в ступени, с одной стороны, снижает КПД, а с другой — уменьшает число ступеней или диаметр ступени и тем самым удешевляет изготовление турбины.

Для некоторых ступеней турбины важным фактором, определяющим выбор ы/сф, является работа в условиях переменного режима.