Различают три этапа пусковых операций:
1.- предтолчковый период, прогрев элементов паровпуска
2.- продолжение прогрева после толчка ротора
3.- окончательный прогрев в процессе нагружения турбины.
При этом возможны два способа прогрева: при постоянной температуре пара или при поддержании постоянной разности температур пара и металла корпуса. /рис29./ Из графика видно, что при постоянной температуре греющего пара , эта разность может достигать максимума за короткий период времени после начала процесса. Максимальная разность зависит от критерия Био. Через некоторое время эта разность начинает уменьшаться по экспоненциальному закону. Особенно большие разности температур, и следовательно температурные напряжения возникают при прогреве холодной машины паром номинальных параметров.
Другой способ прогрева постепенным повышением температуры греющего пара при сохранении постоянной разности температур пара и металла. При этом перепад температур по толщине стенки также остается постоянным и подчиняется закону пропорциональности скорости повышения температуры пара
Δ t = δ2 / 2α *dt /dτ
Следовательно, подобрав неоходимую скорость прогрева, можно обеспечить безопасные значения перепада температур и теплонапряжений в металле стенки. Этот способ требует точного регулирования температуры пара. Температурное поле в стенках элементов простой формы /корпус, перепускные трубы/ может быть определено аналитически. В фасонных деталях эти поля моделируются. Изменение температурного поля по толщине стенок корпуса турбины представлены графически и по формуле: /рис30/.
tх = tнар + Δtmax (x / δ )2
Наиболее значительные напряжения возникают в фасонных деталях, имеющих большую массу - фланцы корпуса турбины, особенно ЦВД и ЦСД после промперегрева, стопорные клапана, фасонные детели паропроводов, а также в роторах ВД и СД. Опыт показывает, что большое значение имеет качество изоляции корпусов турбины.
При определении тепловых состояний деталей турбины в пусковых режимах важную роль играют условия теплообмена при перемещении перегретого пара вдоль прогреваемых деталей турбины. Для турбин перегретого пара основным является конвективный теплообмен. При предварительном прогреве паропроводов и корпусов клапанов при пусках из холодного и неостывшего состояния, температура металла ниже температуры насыщения
и теплообмен происходит при конденсации греющего пара. Этот процесс характеризуется высоким коэф.теплопередачи пара /до100квт/ м2 оС /, т.е.температуру поверхности можно считать равной температуре насыщения. Следует также учитывать отставание температуры пара перед турбиной от температуры пара за котлом, из-за аккумуляции тепла паропроводами и системой паровпуска. Эта разность может достигать 100оС при малых расходах пара. При прогреве турбины и ее нагружении происходит также изменение температур пара в проточной части при частичных нагрузках.
Температура в стопорных клапанах при
установившемся режиме почти равна температуре пара за котлом, но при пусковом
прогреве она отстает от этой температуры из-за аккумулирования тепла в
перепускных трубах, и постепенно выравнивается в процессе прогрева. Температура
перед регулирующими клапанами такая же, как и за стопорными, но в процессе
дросселирования температура за клапанами падает, например при испытании на
клапанах турбин СКД достигала разности 100оС и больше. Наибольшие температурные
напряжения с стенках корпусов клапанов возникают в предтолчковый период, когда
при конденсации пара на поверхность металла прогрев имеет характер теплового
удара. Исходя из этого установлена зависимость между максимальными
температурными напряжениями в корпусе клапана и перепадом температур в 50оС,
что соответствует теплонапряжениям в 130-150мпа .
Появление механических напряжений в металле происходит от внутреннего давления
среды, от центробежных сил при вращении ротора, от неоднородности температурных
полей, от неодинакового коэф. теплового расширения сопряженных деталей.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.