ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Рабочие лопатки нерегулируемых ступеней

Рабочие лопатки регулирующих ступеней

При сопловом распределении пара в турбинах в качестве регулирующей ступени применяются одновенечная или двухвенечная ступени (Рис. 1). При выборе типа ступени необходимо сопоставить экономичность их при расчетном и переменном режимах.

В переменных режимах теплоперепад на регулирующую ступень изменяется в большом интервале, а, следовательно, изменяется отношение и/с_о (окружной скорости и к адиабатной с_о), характеризующее экономичность ступени. С уменьшением расхода пара, проходящего через турбину, тепловой перепад на последней ступени уменьшается, а на регулирующей возрастает, т. е. часть его «передается» с последней ступени на регулирующую. Наибольший тепловой перепад на регулирующую ступень устанавливается в режиме одного (первого) полностью открытого клапана. С увеличением расхода пара перераспределение теплоперепадов происходит в обратном порядке.

В промежуточных нерегулируемых ступенях теплоперепады при изменении режимов почти не изменяются, поэтому их КПД постоянен. В турбинах с сопловым парораспределением при переменных режимах КПД ее уменьшается преимущественно за счет дросселирования пара в частично открытом клапане и изменения КПД регулирующей и последней ступеней.

Рис.1 Регулирующие ступени паровых турбин

Одинаковое приращение теплоперепада в одно- и двухвенечной регулирующих ступенях при уменьшении расхода пара через турбину вызовет тем большее приращение скорости потока в выходном сечении сопла с_о изменение отношения и/с_о и КПД, чем меньше теплоперепад h_о в расчетном режиме. Отсюда следует, что при переменных режимах КПД более устойчивый в двухвенечной ступени с большим теплоперепадом в расчетном режиме, т. е. с меньшим и/с_о.

При расчетном режиме КПД двухвенечной ступени ниже одновенечной. Из рассмотренного выше следует, что рабочие лопатки регулирующих ступеней работают при парциальном подводе пара и больших изгибающих усилиях. Кроме того, особенно следует учитывать, что паровое усилие воздействует на рабочие лопатки периодически, вызывая высокочастотные колебания их. Поэтому в регулирующих ступенях при расчете на прочность допускают изгибающие напряжения, не превышающие 18... 20 МПа. Такого порядка изгибающие напряжения получают увеличением момента сопротивления профиля, т. е. увеличением его размеров в тангенциальном и осевом направлениях.

В двухвенечных регулирующих ступенях первым рядом рабочих лопаток развивается приблизительно 70%, а вторым 30% мощности всего рабочего колеса. В этом же соотношении находятся и моменты сопротивления профилей рабочих лопаток обоих рядов. В мощных турбинах для ужесточения рабочих лопаток применяют двойной бандаж. Первый бандаж представляет собой одно целое с рабочей лопаткой. Верхним бандажом рабочие лопатки связываются в пакеты по 4... 5 штук.

В других конструкциях лопатки спаривают между собой по хвостовикам и бандажам (иногда только по бандажам). Сваренные пакеты из двух или нескольких лопаток после термической и механической обработок набирают на диск.

Рабочие лопатки нерегулируемых ступеней

Нерегулируемые ступени конденсационных турбин условно разделяются на: ступени высокого давления, работающие в области малых объемных расходов пара; промежуточные ступени, в которых объемные расходы пара достаточно велики; ступени низкого давления, работающие при давлениях ниже атмосферного, где удельные объемы пара очень большие.

Конфигурация проточной части конденсационной турбины зависит в основном от изменения удельного объема при расширении пара в ступенях. В турбинах с начальными параметрами пара: начальном давлении 23,5 МПа, температуре 560°C, конечном давлении 0,0035 МПа удельный объем изменяется от 0,0145 м³/кг до 36,2 м³/кг, т. е. в 2500 раз.

Для турбин с п = 50 с^-1 (независимо от мощности) диаметр первых ступеней принимается d = 0,80... 0,95 м. В турбинах малых мощностей, где объемные расходы малы, вынуждены в первых ступенях применять парциальный подвод пара к рабочим лопаткам.

Конструирование средних ступеней не вызывает затруднений, потому что объемные расходы пара уже достаточно велики и высота лопаточного аппарата мало сказывается на потерях в соплах и каналах рабочих лопаток.

В то же время размеры рабочих лопаток и диаметры дисков находятся в тех пределах, когда относительно легко достигается их механическая прочность. Следует помнить, что рабочие лопатки с d/l<10...12 выполняют с переменным профилем по высоте. Первые и средние ступени работают в области докритического расширения пара.

В современных многоступенчатых турбинах для плавного изменении высоты лопаток и повышения их экономичности допускается некоторый тепловой перепад на рабочих лопатках, т. е. вводится реактивность.

В первых ступенях степень реактивности принимается 8...10%; далее от ступени к ступени она постепенно увеличивается до 30...40% в последних ступенях ЧНД, а в последних ступенях мощных конденсационных турбин степень реактивности по среднему диаметру 50... 60%.

Ступени, работающие с небольшой степенью реактивности, имеют профиль рабочих лопаток активного типа. Применение реактивности на рабочих лопатках позволяет выполнить одинаковые входные и выходные высоты рабочих лопаток, т. е. установить прямые ленточные бандажи при небольших перекрышах, значительно снизить потери, что способствует повышению КПД. и упрощает конструкцию.

Степень реактивности по среднему диаметру в первых и средних ступенях при d/l>10...12 с неизмененным профилем сопловых и рабочих решеток выбирается с таким расчетом, чтобы в корневом сечении имелась небольшая положительная (или нулевая) степень реактивности. Выбор чрезмерно малой степени реактивности при среднем диаметре приводит к отрицательной реактивности в корневом сечении, что связано с ухудшением обтекания корневых сечений рабочих лопаток и вредным подсосом пара в корневой зазор. С другой стороны, завышенная степень реактивности у периферии рабочих лопаток вызывает повышенные протечки пара через зазоры поверх бандажа, поэтому в современных турбинах предусматриваются бандажные уплотнения.

На Рис. 2 представлены лопатки имеющие постоянный профиль по высоте. Они могут быть применены в первых ступенях турбины малой мощности с малой высотой канала, т.е. при малых центробежных силах и при небольших окружных скоростях.

Рис. 2 Короткие лопатки сечением постоянного профиля
с отдельным промежуточным телом

Рабочие лопатки хвостовой частью 5 крепятся в пазе обода 6. Для образования парового канала между лопатками в паз вставляют промежуточные тела 4, определяющие шаг лопаток. Шип 1, на который сверху одевается бандаж 2, расклепывается. Паровой канал образуется поверхностями профиля 3 лопаток, промежуточного тела 4 и бандажа.

Наиболее экономичным видом заготовок для лопаток и промежуточных тел является холодный профильный прокат. При этом механической обработке подвергаются только профиль хвостовика и шип.

Типовые лопатки небольшой высоты с постоянным профилем рабочей части, выполненной заодно с промежуточным телом, т.е. с утолщенным более прочным хвостовиком, представлены на Рис. 3. Количество разновидностей конструкции этой группы лопаток велико и определяется различными профилями рабочей и хвостовой частей, конструкцией головной части и сочетанием этих элементов.

Рис. 3 Короткие рабочие лопатки с утолщенной хвостовой частью

К следующей группе относятся рабочие лопатки средней высоты (Рис.4), которые выполнялись с постоянным профилем по высоте. В современных турбинах при d/l<10...12 профиль по высоте выполняют переменным для повышения КПД проточной части. Конструкция хвостовика может быть профильной утолщенной или плоской.

Рис. 4 Рабочие лопатки, спрофилированные по аэродинамическим законам

Рабочие лопатки последних ступеней

С увеличением единичных мощностей конденсационных турбоагрегатов одной из основных и сложных проблем является проектирование рабочих лопаток последних ступеней, так как объемные расходы пара проходящего через данную ступень, достигают очень больших значений. Например, в турбине мощностью 500 МВт с начальными параметрами пара: давлением 23,5 МПа, температурой 560°С с промежуточным перегревом до температуры 565°С и конечным давлением 0,0035 МПа объемный расход пара через последние ступени составляет 9550 м³/с, а в турбине для атомной электростанции 500 МВт с начальным давление 6,36 МПа, температурой в контурах 280°С и 235°С, конечным давлением 0,0035 МПа, объемный расход - 16 300 м³/с вследствие меньшего располагаемого теплоперепада. Для пропуска столь большого расхода пара требуются значительные проходные сечения. В процессе проектирования ЦНД конденсационных турбин решаются основные задачи: выбора величины экономического вакуума; допустимых потерь с выходной скоростью в последней ступени; допустимой длины рабочих лопаток последней ступени и количества дублированных потоков в части низкого давления.

Рис. 5 Колеса последних ступеней мощных конденсационных турбин