Файл: Фаддеев И.П. Эрозия влажнопаровых турбин.pdf

Другой пример расчета траекторий был выполнен для двух последних ступеней влажнопаровой турбины АЭС, имевших на среднем диаметре перед предпоследней и последней ступенью параметры р 0 = 25 кПа, у 0 = 8,7%; р 02 = 13 кПа; у 02 = 11%.

Степень влажности за последней ступенью 13%. Периферийные окружные скорости ступеней равнялись соответственно 290 и 315 м/с, т. е. были сравнительно невысокими. Начальные условия поступления влаги определялись по разгону капельной влаги кромочного потока капель. Как и для лопаток турбины К-90-50-2, на поверхностях, примыкающих к входной кромке с углом уста­ новки <С 90°, траектории влаги в основном отклонились к вход­ ной кромке. Однако в зависимости от начальных условий поступ­ ления влаги и с входной части при острых углах капли могут переходить на поверхности, примыкающие к выходной кромке.

Движение влаги по рабочим лопаткам можно рассмотреть по­ следовательно от ступени к ступени в многоступенчатой турбине. Такой расчет был выполнен для модельного четырехступенчатого отсека ЧНД турбины ХТГЗ Т-100-90, ранее тщательно исследован­ ного. Результаты исследования отсека интересны еще и тем, что ЧНД турбины Т-100 был использован для одной из первых оте­ чественных турбин типа К-70/75-30 для АЭС [43 ] и для однокон­ турной установки типа ВК-50 [13] с турбиной К-70-13.

На рис. III. 16 показана схема проточной части, где рабочие лопатки представлены в виде разверток выпуклых поверхностей. Движение влаги по вогнутым поверхностям не рассматривалось. В осевом зазоре первой ступени распределение влаги по высоте лопатки принималось равномерным. Для последующих ступеней распределение влаги определялось движением ее по рабочим ло­ паткам впереди стоящих ступеней. В осевых межступенных зазо­ рах движение капель рассчитывалось по выше приведенной ме­ тодике с построением траекторий в трех проекциях и определением места попадания влаги на входную часть лопаток последующего НА. Движение пленок и капельной пелены по направляющим лопаткам принималось по коническим поверхностям в соответ­ ствии с картиной, наблюдаемой в модельных и натурных турбинах.

Анализ результатов расчета и подсчет распределения влаги по высоте ступени позволяют сделать несколько важных выводов. У периферии ступеней по расчетам получается зона максимальной концентрации влаги. Направления векторов движения влаги по лопаткам показывают, что в периферийную систему сепарации должно поступать мало влаги и ее работа будет малоэффективной. Это было подтверждено опытами Ю. Ф. Косяка. На рис. III. 16 приведено экспериментально измеренное распределение влажности за последней ступенью с помощью изотопного зонда ХПИ 1 (опыты А. С. Лагунова, Л. П. Байвеля) и зонда ХТГЗЗ (опыты Ю. Ф. Ко­

109

больше и меньше ударяющихся капель. Движение указанного по­ тока против потока пара, по опытам ЛПИ, сравнительно невелико из-за небольшой величины скоростей ударяющихся капель. Отра­ женные капли распределяются по всему сечению канала НА.

Рис. III. 17. Основные потоки (1—10) крупнодисперс­ ной влаги в решетках проточной части ВП ступени

3. С входной части выпуклой поверхности лопаток НА сры­ вается поток капель. Этот поток образуется, во-первых, сорван­ ными потоком пара пленками и струйками влаги в местах макси­ мально выпуклой кривизны лопатки НА, во-вторых, отражен­ ными при ударе о входную кромку и летящими вдоль поверхности лопатки каплями. Поток капель в зависимости от конфигурации канала может пройти через канал, не осев на выходной кромке вогнутой поверхности лопатки.

4. Интенсивный капельный поток образуется за счет срыва капель с вогнутой поверхности лопаток НА, покрытых тонкой волновой пленкой. Появлению и развитию капельного потока способствуют также крупные капли, поступающие в канал НА и разбрызгивающие пленку влаги на вогнутой поверхности лопа­ ток НА. Путь капель этого потока до кромок лопаток РК больше,

111

чем кромочных капель, следовательно, они разгоняются до боль­ ших скоростей и проникают в каналы РК на большую глубину, чем кромочные капли.

5.Крупные капли, образовавшиеся при дроблении пленок и капель в кромочных следах лопаток НА.

6.Поток отраженных капель, образовавшихся за счет раз­ брызгивания пленки влаги на выпуклой поверхности входной кромки при ударе о нее крупных капель.

7.Отраженные от выпуклой поверхности лопаток НА крупные капли, поступающие в относительном движении на входные кромки с большими отрицательными..углами атаки и вызывающие

8.Поток капель в относительном движении, поступающий с от­ рицательными углами атаки в каналы РК. Данный поток сформи­ рован из потоков капель 1—5.

9.Концентрированный поток капель, образованный касатель­ ным ударом о поверхность обвода входной, кромки профиля потока крупных капель, поступающих с малыми скоростями разгона в ка­

налы РК-

10.Потоки капель, отраженные от выпуклой поверхности ло­ паток РК, движущиеся внутрь каналов рабочих лопаток.

11.По периферийному обводу каналов НА движется пленочно­

капельный поток, вызывающий эрозию входной кромки перифе­ рийного сечения лопатки РК-

12.В области формирования вторичных течений в каналах НА, по опытам ЛПИ, МЭИ и БИТМ, была отмечена концентрация влаги на выпуклой поверхности,лопаток НА и за выходными кромками.

13.При режимах частичной нагрузки в области прикорневых обратных токов образуются потоки капель^из парового простран­ ства за ступенью.

14. У периферии РК образуется поток капель, сброшенных с концов рабочих лопаток, отразившихся при ударе о статор и вновь попавших на концы рабочих лопаток. При этом возникает эрозия кромки выпуклой стороны периферийного торцового се­ чения. 1

Все перечисленные потоки влаги являются эрозионноопасными. Однако в турбинах с различным оформлением проточной части интенсивность воздействия потоков сказывается по-разному. Раз­ личным также будет их воздействие на лопаточный аппарат ВП проточной части. Из указанных потоков наибольшее эрозионное воздействие на входные кромки лопаток будут оказывать потоки 3, 5,7,9 и (см. п. 11,12). Капли, образованные из этих потоков, будут разгоняться до небольших абсолютных скоростей и поступать на входные кромки рабочих лопаток под большими отрицательными углами атаки и с большими относительными скоростями.

Расчет скоростей воздействия капель эрозионноопасных по­ токов можно провести, если достаточно достоверно оценены на­

112

чальные условия движения отраженных капель, а также их дис­ персность.

Траектории и скорости движения капель в сопловых каналах можно рассчитать с помощью сеток линий потенциала и тока или расчета поля скоростей потока в сопле. Начальные условия для потоков 3 и 7 могут быть выбраны достаточно достоверно на основе опытных данных по удару и отражению от лопаток капель, полу­ ченных для условий, близких к реальным, существующим в соп­ ловых каналах. Некоторые качественные и количественные дан­ ные опытов ЛПИ были приведены в данной главе при расчете дви­ жения и отражения потока 6. Однако наши опытные данные были получены при взаимодействии капельного потока с сопловой лопаткой, скорость которого была 140—170 м/с. Данные по скоро­ стям движения и дисперсности отраженных капель, а также по углам отражения для падающих потоков в наиболее интересном для турбинной ступени диапазоне 200—650 м/с по литературным источникам нам неизвестны. Таким образом, для потоков 3 и 7 расчет может быть выполнен приближенно.

С Х Е М А III. 1

ОБРАЗОВАНИЕ, ДВИЖЕНИЕ И УЛАВЛИВАНИЕ ВЛАГИ ВО ВЛАЖНОПАРОВЫХ ТУРБИННЫХ СТУПЕНЯХ