Баскаков А.П. (ред.) Теплотехника Энергоатомиздат, 1991 (947482), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Отработанный пар удалиется через выхлопной пагрубок В. Ротор турбины, спстоящий из диска 3, закрепленных на нем лопаток и вала /, заключен в корпус б. В месте прохода вала через корпус установлены переднее 2 и заднее 7 лабиринтовые уплотнения, предотвращающие утечки пара. Так как весь располагаемый теплоперепад срабатываетсн в одной ступени, то скорости потока в соплах оказываются большими. При расширении, например, перегретого пара, имеющего параметры ! МПа Рис 20.3.
Схема одиоступенчатой турбины Лаваля лая ал геометрические размеры проточной части по ходу пара возрастают. Если >бщий телоперепад (йо — й„„) распределить поровну между л ступенями давления, то скорость истечения пара из сопл каждой ступени, м/с, /и = (//2(//о — / со„)/го Отсюда следует, что применением ступеней давления можно достичь уме(снных значений сь обеспечив высокий КПД Рнс. 20.4. Схема активной турбины с тремя стуоенямн давления. / — слало; У вЂ” входной яатрубок; 3 рабо ~ая ло латка / стуоскк, 4 сочло, Э . рабочая яооатка // стуясни, б — слало; 7 — рабочая локотка /Ы с«уясяя, Л выклоякой яатрубок, Р . тат~афро~ко и 500 С, до давления 1О кПа теплоперепад округленно равен 980 кДж/кг, что соответствует скорости потока 1400 и/с.
При таких скоростях потока неизбежны большие потери и, самое глааное, недопустимые по условинм прочности лопаток окружные скорости в них. Поэтому одноступенчатые турбины Лаваля имеют ограниченную мощность (до 1 МВт] и низкий КПД. Все крупные турбины делают многоступенчатыми На рис. 20,4 показана схема активной многоступенчатой турбины, которая включает несколько последовательно расположенных по ходу пара ступеней, сидящих на одном валу. Ступени отделены друг от друга диафрагмами, в которые встроены сопла В таких турбинах давление падает прн проходе пара через сопла н остается постоянным на рабочих лопатках.
Абсолютная скорость пара н ступени, называемойступенью дааления, топозрастает — в соилах, то снижается — иа рабочих лопатках. Так как обьем пара по мере его расширения увеличивается, то 20.3. РЕДКТИВИЫЕ ТУРБИНЫ Первая модель двигателя, использующего реактивную силу, была построена Героном Александрийским за 120 яет до и. э.
(рис. 20 5). При истечении пара из сопл здесь нозникают реактивные силы, вращающие систему против часовой стрелки. Ступень турбины, по модели Герона, представляла бы собой вращающийся диск с соплами, к которым необ/одимо органнэоаать непрерывный подвод рабочего тела. Ввиду сложности конструирования таких ступеней, а тем более многоступенчатых турбин, чисто реак"ивные турбины не создавались. Реактивный принцип нашел широкое применение лишь в реактивных двигателях ле; ательных аппаратов (ракет, самолетов и др.).
Практически реактивными называются турбины, у которых распола/аемый теплоперепад преобразуется в кипетнче- ла Рнс. 20.6. Схема перяой модели рс, ктнаной паровой турбины 169 скую энергию потока не только в соплах, ио н на рабочих лопатках Отношение тсплоперенада на рабочих лопатках Л)>, к располагаемому теплоперепаду Лй, называется степенью реактивности: Я = Л)>,,<'Лп,. (20.4) При Я = <) (чнсто активная ступень) весь раснолагаемый теплоперепад, а следовательно, и перепад давлений срабатывается в сопловом аппарате, превращаясь в скоростной напор. Именно такая ступень рассмотрена на рнс. 20.2, 20.3. Прн Я = ) (чисто реактнвнан ступень] весь расгн>лагаемый теплоперепад срабатывался бы на рабочих лопатках. Современные мощные турбины вы.
полннют многоступенчатыми с определенной степенью реактивности, чаще всего !)=0,5. В каждой ступени такой турбины расширение рабочего тела происходит не только в сопловых каналах, но и на рабочих лопатках. Ступень срабать>вает лишь часть общего перепада давления на турбине, и при большом их числе разность давлений в отдельной ступени получается небольшой, а скорости потока — умеренными. При степени реактивности !) =0,5 сопловые н раоочие лопатки имеют одинаковую форму. Более того, один и тот же профиль лопаток может быть использован во всех ступенях турбины, н голько длина лопаток изменяется в соответствии с увеличением обьема рабочего вещества по мере паниження давления.
Это удобно с точки зре. ння их изготовления. На левой половине рисунка 20.6 показан корпус нлн цилиндр высокого давления (~1ВЛ) конденсацнонной трехкорпусной трубины мощностью ЗОО МВт на сверхкритические параметры пара с промежуточным перегревом пара до 565 "С.
ЦВД представляез собой двулстенную литую конструкцию. Пар сначала посту- Рис. 20.6. Продольный разрез зурбннь> К.300-240-< ЛМЗ: слева — цилиндр высокого давления; 170 дает в сопловую коробку 4, расположен. ную во внутреннем корпусе 3, проходит через ступень 6 с двумя лопатками и пять ступеней давления справа налево. Выходя из внутреннего корпуса, пар новара«ивастся на !80', проходит между внутренним и наружным ! короусамн и поступает далее на шесть ступеней давления. При этом он омывает и охлаждает внутренний корпус, а также частично разгружает его стенки, испытывающие внутреннее давление.
Во внутреннем корпусе диафрагмы 2 кренятся неиосредственно в стенке, в в наружном в промежуточных обоймах 5 Обоймы позволяют организовать отборы пара для ре. генерации. После нромежуточяого перегрева в котле пар с параметрами 3,63 МПа н ббб 'С поступает в корпус срезнегэ а 3 ййай МОШНОСТЬ И КПД ТУРБИНЫ Работа турбины как теилоного двигателя характеризуется внутренней (индикаторной) моитногтыо, развиваемой лопатками, и эффективной (на валу мощностью Эффективная мощность л), меньше внутренней У, на значение механических потерь (в нодшипииках, нв приво,, вспомогательных механизмов и т. д ). Внутренняя мощность %, меньше мо~ )ности й ь которую развивала бы иде ~линия турбина, на значение внутренних потерь (от трения и завихрения в кана' ах, от перстечек пара в заюрах почим э сопл и т д.).
Внутренний относительный КПД учитывает внутренние потери турбины и определяется отношением Чэ = А,/п(ь. Механические потери оцениваются меха. ннческим КПД: (20.6) з)„,,„= Аг,/АГ,. Для большинства современных турбин (!4) чп =07: 088 Чм'=099 —:0995 20.5. КЛАССИФИКАЦИЯ ТУРБИН Турбины паровые стационарные для привода турбогенераторов (ГО! Т 36!8 82) выпускаются мощностью от 2,5 до !600 МВт на параметры свежего пара рп=3,4 —:23,5 М!!а и !к=435 —:565 'С Турбины изготовлякжся следующих типов: конденсапионные (К), конденсационные с отопительным (теплофикацианным) отбором пара с давлением отбора О,!8 М!!а (Т), с производственным отбором пара для промышленного потребления (П), с двумя регулируемыми отборами пара (ПТ), с противодавлением (Р), с производственным отбором и противодавлением (ПР) и теплофикационные с протнводавлением и отопительным отбором пара (ТР).
В обозначе. нии после буквы (тип турбины) приводится ее номинальная мощность а МВт, а затем номинальное давление пара (перед стопорным клапаном турбины) в кгс/см'. Для турбин П и ПТ в обозначении давления под чертой отмечается номинальное давление производственного отбора илн противодавления турбины в кгс/см'. Пример. Турбина номинальной мощностью 60 МВт на начальное давление 12,74 МПа (!30 кгс/см') с двумя регули. руемыми отборами пара нроизводственным 1,274 МПа (!3 кгс/см') и теплофикационным отбором обозначается ПТ-60-130/13.
Мощные конденсационные турбины типа К характеризуются тем, что почти весь пар, пройдя через турбину, направляется в конденсатор и выделяющаяся при конденсации теплота полностью теряется. Из нескольких промежуточных ступеней турбины часть пара отбирается !72 для регенеративного подогрева питательной воды, повышающего, как показано в $6.4, термический КПД цикла Таких отборов, называемых нерегулируемыми (давление отбора колеблется при изменении нагрузки), может быть от двух до девяти.
В конденсационных турбинах типа Т, предназначенных для совместной выработки электроэнергии и тепло~ы, пар в количестве, значительно большем, чем на регенерацию, отбирается на теплофикацию, а оставшийся, пройдя последние ступени турбины, направляется в конденсатор. Давление пара, отбираемогг> на теплофикацию, поддерживается по.
стоянным, отсюда отбор называют регулируемым Турбины типа П отличаются от турбин типа Т лишь тем, что пар из них отбирается для промышленного потребления и имеет более высокие параметры. Промышленный отбор также является регулируемым, так как потребители требуют постоянного давления. Турбины типа Р отличаются от всех предыдущих типов тем, что после них отсутствует конденсатор и весь отработавший пар идет на отоплени< или производственные нужды. Турбинами с протииодавлением являются также предаключенные турбины, после которых пар используется в турбинах среднего давления. Такие турбины применяют и для <надстройки» турбинного оборудования электрических станций при переводе их на пар более высоких параметров с целью понышения экономичности. При расширении пара в многоступен. чатых турбинах удельный объем его от ступени к ступени возрастае~, вызывая увеличение общего объема пара, проходящего через проточную часть турбины.
Например, пар, входя в турбину с давлением 2,85 МПа и температурой 400 "С, имеет удельный объем, равный 0,103 мз/кг, а при выходе из турбины в конденсатор, где давление пара 4 к1!а и влажность !2 Я, удельный объем со ставляет уже 3! мз/кг, т. е. в 300 раз больше Для пропуска возрастающего объема пара приходится увеличивать живое сечение сопл и лопаточных кана- лов. Но с увеличением высоты лопаток и диаметра дисков возрастают окружные скорости их лвижения, превышать которые по условиям прочности сверх допустимых (и = 350 —; 400 м/с) нельзя. Так как наибольшую высоту имеют лопатки послелних ступеней, то именно их пропускная способность по пару лимитирует предельную мощность турбины. В настоящее время предельная моедность однопоточной конденсационной турбины на высокое давление не превышает 50 МВт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
