Файл: Нигматулин И.Н. Тепловые двигатели учеб. пособие.pdf

г— к.п.д. соответственно механический и генератора. Мощность 7V9.p является расчетной мощностью.

Рекомендуемое распределение теплоперепадов на ступени по отсе­

кам турбины (между давлениями в отборах пара на регенерацию) нель­ зя рассматривать строго обязательным. Такое распределение должно помочь учащемуся без особых затрат труда и времени более правильно решить основные задачи по конструированию проточной части тур­ бины.

Окончательное формирование проточной части нужно подчинить требованию высокой экономичности турбины, т. е. конструированию ступеней с высокими к.п.д. Это условие, как известно, может быть вы­ полнено: при оптимальных отношениях ы/са д для каждой ступени, применением высокоэкономичных профилей сопловых и рабочих лопа­ ток, организацией плавной проточной части, правильной организа­ цией осевых и радиальных уплотнений, выбором правильных пере­ крыш для рабочих лопаток и т. д.

В пределах цилиндра и особенно для отсека ступеней между отбо­ рами нельзя допускать осевых «разрывов» между ступенями, скачко­ образного изменения по диаметрам и высотам лопаток. Увеличение средних диаметров для последующих ступеней необходимо согласовы­ вать с приращением высот сопловых и рабочих лопаток.

Для роторов, особенно цельнокованых, в целях унификации типо­ размеров рекомендуется применять одинаковые размеры по ободам дисков (первые ступени турбины) и пазам для закрепления в них ра­ бочих лопаток, что упростит технологию изготовления и стоимость оборудования.

Таким образом, если в процессе распределения теплоперепадов на группу ступеней между отборами пара не удается обеспечить опти­ мальные отношения и/са д и плавную проточную часть, возможно из­ менить давления в отборах и в первую очередь удовлетворить требова­ ниям по экономичности турбины. В связи с этим после выполнения теплового расчета турбины необходимо внести уточнения в расчет теп­ ловой схемы турбоустановки.

§ 1-21. Расчет осевых усилий

Осевые усилия в реактивной турбине. Осевое усилие в реактив­ ной турбине складывается из следующих составляющих:

осевое давление на уступы ротора JRyCT;

осевое давление на рабочие лопатки от разности давления пара на них Rp,n;

74

осевое давление на конусную часть барабана RK.6; осевое давление от разности количества движения RK,A.

Осевое давление на уступы ротора (рис. 1-34, а) определяется по

Рис. 1-34. Принципиальные схемы конструкций проточной части реактивных турбин

Осевое давление на рабочие лопатки всех ступеней турбины от разности давлений (см. рис. 1-34, а)

г

ний; РЦ и p2i — давления пара перед и за рабочими лопатками сту­ пеней турбины.

Осевое усилие на ротор турбины от разности количеств движения

ции абсолютных скоростей пара в ступени на ось турбины; г — число

При подсчете осевого давления на ротор турбины R0 необходимо различать знаки направления действия силы: направление по ходу

75

пара принимается за положительное, а противоположное ему — за отрицательное.

Упорный подшипник воспринимает осевые усилия и фиксирует ротор турбины в осевом направлении.

Осевое равновесие ротора определяется уравнением

где F у п — рабочая поверхность упорного подшипника, см2 ; q — удель­ ное давление на рабочие колодки подшипника, Н/см2 .

Величина q принимается: в подшипниках сегментного типа — до

1504-200 Н/см2 , а в гребенчатых подшипниках — не выше 50-=- Н-80 Н/см .

У турбин без разгрузочного поршня (см. рис. 1-34, а) все величины в (1-147) известны, кроме Fyn ид. В этом случае в зависимости от кон­

Подсчет осевого давления на рабочие лопатки и от разности коли­ чества движения производится по (1-144) и (1-145).

Общее осевое усилие на ротор с конусной частью барабана (см. рис. 1-34, б)

76

В этом уравнении принимается значение q' и определяется вели­

чина F y n .

Для схемы на рис. 1-34, в осевое усилие на конусную часть бара­ бана будет иметь отрицательный знак. У турбин с разгрузочным поршнем (см. рис. 1-2 или 1-3) осевые усилия зависят от диаметра разгрузочного поршня dn. Принимая dn, производим расчет разгруз­ ки упорного подшипника и соответственно подбираем приемлемые

значения Fyn и q.

Осевые усилия в активной турбине. Осевое давление в активной турбине можно определить по формуле, аналогичной (1-147):

на кольцевые поверхности дисков всех ступеней от перепадов давле­

В зависимости от величин зазоров уплотнений диаграфрагм и зазоров между диафрагмами и ободами дисков действительные осевые давления могут быть выше на 10-^-20%, а иногда и больше, т. е. сц =

уплотнениях диафрагм и ободами дисков сц — 0,50-f-0,80.

Определение действительных перепадов давлений на диски с учетом влияния перетекания пара через осевые зазоры между диаф­ рагмами и дисками, а также через разгрузочные отверстия в дисках вызывает большие затруднения из-за отсутствия надежных данных о коэффициентах расхода. Из-за несовершенства расчетов осевого давления, технологических ошибок при изготовлении сопловых и ра­ бочих лопаток, изменения радиальных и осевых зазоров в проточной части, уплотнения диафрагм и концов вала осевое усилие на упорный подшипник может значительно превысить расчетную величину. Осе­ вое давление на ротор зависит от режимов работы турбины и состояния радиальных и осевых зазоров в проточной части ее. В практике эксплу-

77

атации турбин было немало случаев выплавления упорных подшип­ ников и связанных с этим тяжелых аварий. В последние годы найден экспериментальный метод измерения осевого давления на работающей турбине при помощи термопар. В результате этих исследований М. А. Трубилов предложил способ контроля за работой упорных под­ шипников по температуре белого металла на рабочих колодках. Этот способ оказался весьма эффективным и широко внедряется в практику контроля за работой турбин.

§ 1-22. Режимы работы турбин

Мощность, при которой турбина работает с наименьшим удель­ ным расходом тепла и, следовательно, с наибольшим к. п. д., назы­ вается экономической.

Длительнаяпредельно допускаемая мощность турбины называет­ ся номинальной. Номинальная мощность в зависимости от назначения турбины может быть равна или больше экономической на 5 Ч- 20%.

Основной тепловой расчет турбины производится на экономичес­ кую мощность. При этом расчете в основу распределения теплоперепадов по ступеням турбин принимаются наивыгоднейшие отношения

("/ОнМощность турбины при ее работе может изменяться во всем диа­

пазоне нагрузок — от холостого хода до номинальной величины. Из­ менение мощности турбин осуществляется в основном за счет изме­

1) дросселированием свежего пара при впуске в турбину (дроссельное парораспределение); 2) изменением числа открытых сопел первой ре­ гулирующей ступени турбины (сопловое парораспределение); 3) под­ водом свежего пара к одной или нескольким промежуточным ступе­ ням турбины (парораспределение с внешним обводом).

У паровых турбин кроме регулирующих клапанов перед каждой турбиной устанавливаются один или два автоматических стопорных клапана. При подводе пара к турбине по одному паропроводу уста­ навливается один автоматический стопорный клапан. При больших расходах пара (400 -4- 900 т/ч и выше) пар к турбине подводится по двум-четырем паропроводам и на каждом из них устанавливается по автоматическому стопорному клапану. Во время работы турбины не­ зависимо от ее нагрузки эти клапаны всегда полностью открыты.

Принципиальные схемы парораспределения для турбин представ­ лены на рис. 1-36.

Дроссельное парораспределение (рис. 1-36, а). При дроссельном

регулирующих клапана. Последние открываются полностью только при номинальной мощности турбины. При такой схеме парораспре­ деления номинальная мощность совпадает с экономической.

78