Степень реактивности ступени это отношение

Степень реактивности турбинной ступени

Отношение располагаемого теплоперепада Н_0Р к сумме располагаемых теплоперепадов сопловой и рабочей решеток называют степенью реактивности ступени:

. (4.16)

Чем выше степень реактивности ступени, тем больше ускоряется поток в рабочей решетке и, следовательно, относительная скорость w₂ увеличивается по сравнению с w₁. Ступень сr=0называютчистоактивной. В этой ступени отсутствует расширение потока в рабочей решетке (р₁=р₂), а процесс преобразования кинетической энергии среды в механическую работу осуществляется только за счет поворота потока в каналах рабочей решетки (рис. 4.6). Другими словами, создание подъемной силы здесь является единственным источником формирования окружного усилия R_u на рабочих лопатках и крутящего момента М_кр на диске ротора. Профили сопловых и рабочих лопаток такой ступени существенно отличаются друг от друга. Как правило, чисто активные ступени не используются в паровых турбинах. Обычно турбинные ступени имеют некоторую положительную реактивность для обеспечения конфузорности течения в каналах рабочей решетки, что позволяет снизить потери энергии.

В ступенях с r>0 кроме активной составляющей окружного усилия R_акт формируется и его реактивная составляющая R_реак(за счет расширения пара в рабочей решетке, когда р₂

Рис. 4.6. Особенности треугольников скоростей, формы проточной части турбинных решеток и процессов расширения в них для различных степеней реактивности турбинных ступеней

Дата добавления: 2017-06-13 ; просмотров: 6954 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Турбинная ступень

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ В ОСЕВОЙ ТУРБИННОЙ СТУПЕНИ

радиально-осевые, диагональные и др. Однако в крупных энергетических паровых турбинах за редким исключением используются ступени осевые или с небольшим отклонением от строго осевого направления. Поэтому в дальнейшем, за исключением § 3.7, рассматриваются только осевые ступени.

В ступени турбины работа расширения пара преобразуется в кинетическую энергию потока, а последняя — в механическую энергию. Рассмотрим это преобразование применительно к одной из ступеней осевой турбины (рис. 3.1).

Поток пара, вышедший со скоростью с, из сопловЬй решетки, проходит зазор 5а, отделяющий неподвижные сопловые лопатки от рабочих, и вступает в каналы рабочей решетки (рис. 3.2).

При обтекании рабочей решетки пар в общем случае дополнительно расширяется от давления р 1 в зазоре между

сопловой и рабочей решеткой до давления р2 за рабочими лопатками. Одновременно поток пара в рабочей решетке меняет направление. При этом происходит передача кинетической энергии потока рабочим лопаткам ступени.

располагаемых теплоперепадов сопловой и рабочей решеток, или, что почти то же самое1, располагаемый теплоперепад ступени может быть взят по изоэнтропе между давлениями р0 и р2. В действительном процессе из-за потерь расширение в рабочей решетке происходит при возрастающей энтропии, так что состояние пара при выходе из рабочей решетки может быть представлено точкой 2 в /г, ^-диаграмме на рис. 3.3.

Отношение теплового перепада Н0р к теплоперепаду ступени от параметров торможения

называется степенью реактивности. Если степень реактивности ступени равна нулю и в каналах рабочих лопаток

не происходит дополнительного расширения пара, то такая ступень называется чисто активной. Когда степень реактивности невелика (до 0,2— 0,25), то ступень принято также называть активной, причем иногда указывают, что это активная ступень с небольшой степенью реактивности. Если степень реактивности значительна (0,4—0,6), то ступень называется реактивной.

В некоторых случаях давление р] может оказаться несколько меньшим, чем р2- При этом в каналах рабочей решетки происходит повышение давления, теплоперепад Н0р и степень реактивности р оказываются отрицательными. Отрицательная степень реактивности означает диффузорное

течение в рабочей решетке, что приводит к увеличению потерь энергии ^р. Поэтому следует ее избегать. Чаще всего отрицательная реактивность возникает в корневых сечениях рабочей решетки, а также при некоторых режимах, отличающихся от расчетного.

(где Ь—диаметр ступени).

проходя путь,

равный дуге гсобт. В большинстве случаев угол собт невелик, так что с достаточной степенью приближения можно им пренебречь.

Направление относительной скорости и>2 пара при выходе из лопаточного канала определяется углом выхода из рабочей решетки р2.

Относительная скорость и>2 может быть меньше или больше скорости н^. Под влиянием расширения пара в рабочей решетке происходит ускорение парового потока в его относительном движении. С другой стороны, потери при обтекании рабочей решетки вызываТот уменьшение скорости н2. В чисто активной ступени при р = 0 скорость и?2 всегда меньше и,, поскольку пар не приобретает ускорения, а потери имеют место.

Абсолютная скорость выхода пара из каналов рабочих лопаток определяется как сумма векторов относительной скорости уу2 и окружной скорости и2 и обозначается с2* Графически с2 находится из выходного треугольника скоростей, показанного на рис. 3.2.

Поворот и ускорение струи пара в криволинейных каналах рабочей решетки происходят под влиянием следующих усилий, действующих на паровую струю: во-первых, струя пара испытывает реактивное усилие стенок канала, образованного рабочими лопатками; во-вторых, пар, заполняющий канал, испытывает разность давлений р1—р2 при входе в канал и выходе из него. Если обозначить через Кг равнодействующую тех усилий, с которыми лопатки действуют на паровую струю, то струя пара развивает на лопатках усилие Л, равное, но прямо противоположное усилию Я (рис. 3.2).

При расчетах турбины обычно определяют проекции этого усилия на направление окружной скорости Ки и на перпендикулярное к ней осевое направление Ка.

Для того чтобы найти окружное усилие 7?ц, развиваемое потоком пара на лопатках ступени в направлении их движения, определим сначала равное, но противоположно направленное усилие Ки, с которым лопатки действую! на струю протекающего пара.

Это усилие может быть найдено на основании уравнения количества движения, записанного для оси и при массовом расходе пара, равном С, кг/с:

В выражениях (3.2) и (3.3) ! определим из треугольника скоростей (рис. 3.4).

Общее уравнение сохранения энергии (2.9), которое было использовано при выводе формулы (2.12), может быть применено также и к потоку пара в рабочей решетке. Однако в этом случае входящая в выражение (2.9) работа /,=#„, развиваемая потоком пара, не должна приниматься равной нулю, так как при протекании пара в рабочей решетке часть энергии пара преобразуется в механическую работу.

Применяя обозначения рис. 3.2 и 3.4 и предполагая, что в рабочей решетке пар расширяется от давления р^ до давления р2, напишем уравнение сохранения энергии при отсутствии теплообмена:

Отметим, что выражение (3.11) и другие, записанные на его основе, относятся к рассматриваемому частному случаю их=и2 = и. Если и^фиг, то вместо (3.11) следует написать

Из равенства (3.11) находим относительную скорость выхода пара:

Формулу (3.12) можно получить и другим путем, если ввести условные параметры торможения в относительном движении (см. /?1оти и Л1отн на рис. 3.3):

Если бы течение пара в рабочей решетке происходило без потерь, то расширение пара шло бы по изоэнтропе. Обозначая в этом случае относительную скорость выхода пара через и>2|, напишем для этого теоретического случая

В действительности из-за потерь в рабочей решетке относительная скорость выхода пара и>2 меньше, чем и>2г а к2 выше, чем к21. Вычитая из уравнения (3.14), записанного для изоэнтропийного течения, уравнение (3.11), находим разность

ранее выражение для работы, развиваемой потоком пара в рабочей решетке [см. формулы (3.7) и (3.8)], было выведено на основании закона количества движения, позволившего определить усилие, создаваемое паром на рабочих лопатках,

С другой стороны, работу парового потока можно подсчитать, вычитая из располагаемой энергии ступени потери, возникающие при протекании пара в отдельных элементах ступени. Располагаемой энергией ступени для С= 1 кг/с является ее располагаемый теплоперепад от параметров торможения (рис. 3.3)

а потерями — потери при обтекании сопловой Д#с и рабочей А Яр решеток, а также потери с выходной скоростью

Так как пар покидает ступень со скоростью с2 (рис. 3.2 и 3.4), которая в данной ступени не используется. Тогда

Следует подчеркнуть, что учитывались только те потери энергии в ступени, которые непосредственно связаны с течением пара в ее проточной части. Найденная ранее согласно (3.9) мощность ступени Nи, кВт, равная также

(где С—в кг/с, аЯ„ — в кДж/кг), называется мощностью на лопатках турбинной ступени (окружной мощностью). Кинетическая энергия, потерянная при обтекании паром сопловой и рабочей решеток, а также с выходной скоростью, древращается в теплоту и может быть учтена при построении процесса в Л, ^-диаграмме. На рис. 3.5, а детально изображен весь тепловой процесс в турбинной ступени в Л, ^—диаграмме.

Источник

Степень реактивности турбинной ступени

Отношение располагаемого теплоперепада Н_0Р к сумме располагаемых теплоперепадов сопловой и рабочей решеток называют степенью реактивности ступени:

. (4.16)

Чем выше степень реактивности ступени, тем больше ускоряется поток в рабочей решетке и, следовательно, относительная скорость w₂ увеличивается по сравнению с w₁. Ступень сr=0называютчистоактивной. В этой ступени отсутствует расширение потока в рабочей решетке (р₁=р₂), а процесс преобразования кинетической энергии среды в механическую работу осуществляется только за счет поворота потока в каналах рабочей решетки (рис. 4.6). Другими словами, создание подъемной силы здесь является единственным источником формирования окружного усилия R_u на рабочих лопатках и крутящего момента М_кр на диске ротора. Профили сопловых и рабочих лопаток такой ступени существенно отличаются друг от друга. Как правило, чисто активные ступени не используются в паровых турбинах. Обычно турбинные ступени имеют некоторую положительную реактивность для обеспечения конфузорности течения в каналах рабочей решетки, что позволяет снизить потери энергии.

В ступенях с r>0 кроме активной составляющей окружного усилия R_акт формируется и его реактивная составляющая R_реак(за счет расширения пара в рабочей решетке, когда р₂

. (4.17)

Угол b₁ определяется по формуле

. (4.18)

После оценки относительной скорости w₂ = yw_2t и определения угла b₂ (для активных ступеней b₂ » b₁ — (2…4 0 )) абсолютная скорость

, (4.19)

а угол a₂ находится по формуле . (4.20)

Источник

Степень реактивности

Ступенью турбины называется ряд сопел и один диск с рабочими лопатками. Ступени, в которых весь процесс расширения пара и связанного с ним ускорения парового потока происходит в неподвижных соплах, получили название активных ступеней.

Ступени турбины, в которых расширение пара и связанное с ним ускорение парового потока происходят примерно одинаково в каналах сопловых и рабочих лопаток, получили название реактивных ступеней.

Степенью реактивности турбины называется отношение располагаемого теплоперепада на рабочих лопатках Dh_л к общему располагаемому теплоперепаду Dh_т :

Активными называются турбины , все ступени которых являются активными или же если степень реактивности не велика W=0,05¸0,15; реактивными – все ступени которых работают со степенью реактивности W=0,5¸0,6.

Современные паровые турбина выполняют с определенной степенью реактивности, т.е часть ступеней, работающих в области высоких давлений, выполняют активными, а последующие ступени – реактивными.

1.10 Тепловая схема

7 – электрический генератор;

8 – обессоливающая установка;

9 – конденсатные насосы;

10 – сальниковые подогреватели:

11 – турбоприводы питательных насосов;

12 – конденсатор турбопривода;

13 – расширительный бак;

14 – переключающий насос;

15 – подвод свежего пара;

16 – на промперегрев;

17 – после промперегрева;

19 – на подогрев воздуха;

20,21 – из уплотнений;

22 – на сушку топлива;

23 – на разогрев растопочного мазута;

25 – в коллектор;

26 – после подогрева воздуха;

27 – после сушки топлива;

28 – в бак низших точек;

29 – в парогенератор;

30 – добавок химочищенной воды;

31 – охлаждающая вода в конденсаторы

1.11 Описание работы турбины

В схема многоступенчатой конденсационной турбины, в состав которой входят однопоточный ЦВД, двухпоточный ЦСД, и трех двухпоточных ЦНД, предусмотрено 8 отборов пара для регенеративного подогрева питательной воды до 270°С, который производится в сальниковых подогревателях, четырех подогревателях низкого давления, деаэраторе (при 0,7МПа) и трех подогревателях высокого давления. Для питания парогенераторов устанавливаются два насоса половинной производительности каждый. В качестве приводов насосов применены конденсационные паровые турбины, питаемые паром из ЦСД главной турбины. Частота вращения турбины n = 50 с -1 .

Парораспреде­ление сопловое. Свежий пар подается к четы­рем параллельно включенным стопорным клапанам, расположенным по два с каждой сто­роны. К коробкам стопорного клапана приварены по две коробки регулирующих клапанов. От регулирующих клапанов по вось­ми трубам пар направляется к четырем паро­впускным патрубкам, приваренным к наруж­ному корпусу ЦВД и имеющим подвижное соединение с сопловыми камерами, вваренными во внутренний корпус ЦВД. Три сопловых сегмента включаются одновременно, обеспечи­вая расход пара для мощности, равной 0,85 Р ном _э.

Пар в ЦВД подается в среднюю часть цилиндра и проходит последовательно одновенечную регулирующую ступень и 5 ступеней активного типа, диафраг­мы которых расположены во внутреннем кор­пусе. Затем пар поворачивает на 180°, омы­вает внутренний корпус и проходит еще 6 ступеней, диафрагмы которых расположены в наружном корпусе ЦВД. Все рабочие лопат­ки турбины, кроме регулирующей ступени, имеют переменный по высоте профиль.

Из промежуточного перегревателя пар под­водится двумя трубами к двум коробкам от­сечных клапанов ЦСД, установленным по обе стороны турбины, из них пар поступает в че­тыре коробки регулирующих клапанов, разме­щенных непосредственно на ЦСД.

ЦСД двухпоточный с девятью ступенями в каждом по­токе. Первые три ступени располагаются во внутреннем корпусе. После ЦСД пар направ­ляется в три ЦНД. ЦНД турбин 800МВт унифицированы с ЦНД турбины ЛМЗ К-300-240, в частности имеют последнюю лопатку длиной 960мм. Некоторые отличия связаны с большей длиной агрегата (в ЦНД применены прямоточные концевые уплотнения) и большей мощностью (увеличен­ные шейки валов).

Роторы высокого и среднего давления турбины полностью цельнокованые; роторы ЦНД – с насадными дисками. Все соедини­тельные муфты между роторами выполнены жесткими. Упорный подшипник располагает­ся между ЦВД и ЦСД. Система корпусов турбины имеет три мертвые точки: для ЦВД, ЦСД и первого ЦНД она находится на зад­ней фундаментной раме ЦНД; мертвые точки остальных ЦНД находятся на их передних фундаментных рамах. В турбине применены сегментные опорные подшипники.

Гарантийный расход тепла составляет q = 2,14 [1840 ккал/(кВт×ч)], на 1,7% хуже, чем в установке с двухвальной турбиной, что объясняется главным образом снижением температур t_o и t_пп и увеличением выходной потери Dh_в.с из-за меньшего числа ЦНД.

Общая длина турбины составляет 39,5 м, а всего турбоагрегата – 59,5 м. Масса турбины без генератора и вспомогательного оборудования равна 1300т.

Источник