Распределение теплоперепадов между ступенями турбины и оптимизация группы ступеней

Распределение тенлоперепадов

Выше было показано, как оцениваются размеры первой и последней ступеней конденсационной турбины, ем. формулы (6.6) и (6.17). Прежде чем переходить к детальному расчету отдельных ступеней, следует вначале определить число ступеней и произвести рациональную разбивку теплоперепадов между ступенями.

В зависимости от того, насколько экономична должна быть проектируемая турбина, можно по-разному выбирать число ступеней, причем, как правило, с увеличением числа ступеней в части высокого и иногда в части среднего давления достигается более высокая экономичность. Однако турбина при этом будет более сложна в изготовлении, роторы ее цилиндров высокого и среднего давления могут показаться недопустимо гибкими или нетехнологичными. Естественно, возрастает и стоимость турбины.

Увеличенное количество ступеней по условиям технологии производства, а также вибрационной надежности ротора может потребовать выполнения турбины с большим числом цилиндров. Следует учитывать, что стоимость изготовления об-лопачивания составляет значительную долю стоимости всей турбины. В конечном счете выбор числа ступеней является предметом технико-экономического расчета.

Некоторые вопросы оптимизации числа ступеней для группы (отсека) рассматриваются ниже. Очевидно, что если в первую очередь важно обеспечить простоту конструкции турбины относительно небольшой мощности (до 50—100 МВт), то ее следует выполнять с ограниченным числом ступеней, которые могут быть расположены в одном цилиндре.

- Несмотря на разнообразие выбора конструктивных форм турбины можно все же указать рациональные способы оценки числа ступеней и разбивки теплоперепадов между ступенями.

Отметим, что во избежание дополнительных потерь изменение меридиональных обводов проточной части турбины должно быть достаточно плавным. Если, например, проектируется одноцилиндровая турбина, то часто стремятся выполнить непрерывное плавное увеличение среднего диаметра от первой к последней ступени. Когда разница в средних диаметрах очень велика (например, если диаметр последней ступени более чем в 2—2,5 раза превышает диаметр первой), то может оказаться целесообразным разбить ступени на две или большее число групр, как это, например, выполнено в турбине, доказанной на рис. 10.44. В турбинах небольшой мощности, где первые нерегулируемые ступени приходится выполнять с парциальным подводом пара, имеет смысл переходить на повышенный диаметр, начиная со ступени, где можно отказаться от парциального и перейти к полному подводу.

С переходом от группы ступеней одного диаметра к группе другого диаметра обычно связывается нерегулируемый отбор пара для регенерации. Это оказывается удобным с конструктивной точки зрения.

В случае двух- или многоцилиндровой конструкции диаметры ступеней в каждом цилиндре могут быть выбраны независимо друг от друга, однако в пределах каждого цилиндра следует заботиться о соблюдении плавности проточной части и унификации.

. Точки

1 и 2 соединяют плавной линией, соответствующей характеру изменения меридиональных обводов проточной части турбины и в какой-то степени следующей изменению удельного объема

, которые

при неизменной корневой реактивности (см. § 3.5):

  определяется

требованиями работы при переменных режимах, и организации отбора пара для регенеративного подогрева воды, а также ступени, процесс расширения в которых лежит ниже линии насыщения. В этом случае дополнительные потери от влажности снижают оптимальное отношение скоростей

Располагаемый теплоперепад ступени может быть найден следующим образом:

  , где коэффициент

то

=

  . Тогда

Заменяя

  м; п—в 1/с. Для первой ступени

, для промежуточных ступеней

на диаграмме на рис. 6.4.

Далее по этой кривой, разделив базу а на т равных частей, находят средний располагаемый теплоперепад:

после чего можно определить число ступеней по формуле

. В последнем случае для обеспечения наивысшей экономичности надо изменить и степень реактивности р.

Такая предварительная разбивка теплоперепадов, основанная на оценке характера проточной части, позволяет уверенно производить последующий детальный расчет ступеней и не опасаться, что этот расчет может привести к конструктивно невыполнимому числу ступеней или к нецелесообразным их размерам.

Следует заметить, что при конструктивном выполнении турбины характер ее проточной части лишь приближенно повторяет характер, принятый при построении рис. 6.4. В самом деле, в этой диаграмме расстояния между ступенями по оси абсцисс принимались равными, в то время как в действительности эти расстояния различны и зависят от ряда конструктивных и прочностных особенностей ступеней.