Предельная мощность однопоточной турбины и выбор размеров последней ступени

Предельная мощность турбины

Принимая во внимание большое значение последней ступени в проектировании конденсационных турбин, особенно крупных турбин и турбин насыщенного пара, специально рассмотрим влияние этой ступени на характеристики и мощность турбины.

Для предварительных оценок размеров последней ступени конденсационной турбины пользуются обычно приближенными (по осредненным параметрам) зависимостями для всего выходного сечения последней ступени.

Практическая возможность выполнения последней ступени наибольших размеров определяет объемный расход пара, который можно пропустить через один поток ступеней низкого давления турбины. При заданных параметрах пара от этого потока зависит мощность турбины. Таким образом подсчитывается наибольшая предельная мощность, на которую может быть построена однопоточная турбина.

В самом деле, представим мощность турбины в виде

подразумевать количество пара, протекающего через последнюю ступень, то мощность турбины, работающей с регенерацией, может быть представлена так:

учитывает выработку энергии потоками

пара, отбираемого для регенеративного подогрева питательной воды. Коэффициент т зависит от параметров свежего пара, от уровня подогрева питательной воды, от числа точек отбора и их расположения, в большинстве случаев находится в пределах от 1,1 до 1,3.

, а количество теплоты, отданной в конденсаторе охлаждающей воде на 1 кВт, составит

  на разность

  , откачиваемой конденсатным насосом. Таким образом,

Разность энтальпий в этой формуле— величина, мало меняющаяся при различных параметрах реального цикла, она обычно составляет

Отсюда легко определяются удельный расход пара, поступающего в конденсатор, и мощность турбины:

С другой стороны, найдем расход пара через последнюю ступень, пользуясь уравнением неразрывности

—осредненные скорости и удельный объем при

, перепишем уравнение

расхода:

— осевая (кольцевая) площадь выхода из

ступени.

  в основном определяется

, он зависит также от сухости

  определяет выходные потери

  , существенно влияющие на КПД турбины.

, а с другой стороны, удорожание конденсационной установки, системы водоснабжения и самой турбины, которое при этом возникает.

ограничивается в первую очередь прочностью рабочих лопаток. В самом деле, напряжение у корня лопатки постоянного по высоте профиля

  1

— плотность материала лопатки.

:

напряжение равно

=8,0* 103 кг/м3;

подставляя эти величины в предыдущую формулу и решая ее относительно осевой площади рабочей лопатки последней ступени, получаем

=450 МПа, получаем при

= 1,05 м, т.е. при окружной скорости на концах лопатки 573 м/с.

Последняя ступень приблизительно таких размеров выполнена ХТЗ на турбинах К-300-23,5, К-750-6,4 и др.

  по (6.13), получим

  -в Вт.

, равными 30 и 45 кДж/кг, находим, что

=69,7 кг/с.

  и разных параметрах пара могут быть

=23,5 МПа,

  достигнет 150 МВт. Правда, приведенные в табл. 6.1 данные относятся к турбинам с напряженными стальными лопатками последней ступени.

Следует иметь в виду, что при опробовании предохранительных выключателей (автоматов безопасности) частота вращения увеличивается сверх номинальной на 10—12%. При этом напряжения растяжения вместо 450 МПа возрастают до 540—560 МПа. Если предел текучести для рассматриваемой стали составляет 890 МПа, то запас прочности по отношению к пределу текучести остается лишь 1,65—1,6 (без учета изгибающих напряжений), что является предельно низкой величиной.