Расчет турбинной ступени. Конструкция уплотнений турбины

13.

При расчете турбинной ступени задают величины:

а)   расход пара Gи параметры р₀,    h₀, c₀протекающего пара, а также направление потока при входе в ступень а₀;

б)  частоту вращения турбины п;

в)  степень использования выходной скорости   к_вс

Выбор степени реакции. Проектирование ступени начинается с выбора типа ступени. Активные ступени обычно имеют степень реакции  . Если ступень проектируется со степенью парциальности е < 1, то степень реакции такой ступени выбирается небольшой .

Выбор отношения скоростей u/c_ф.В зависимости от степени реакции определяется оптимальное отношение скоростей и/Сф, обеспечивающее максимальное значение относительного лопаточного КПД  . Надо иметь в виду, что чем меньше отношение скоростей u/Сф выбрано, тем больший тепловой перепад сработается одной ступенью и общее число ступеней турбины будет небольшим, что в свою очередь удешевляет изготовление турбины.  Определение основных размеров ступени. По известной степени реакции определяется теплоперепад, срабатываемый в соплах, и находится давление за сопловой решеткой. в результате расчета сопловой решетки должны быть определены: тип профиля, его размеры  число лопаток z₁ экономичность решетки   и угол выхода потока из решетки . Входная высота рабочей решетки не рассчитывается и принимается с некоторой перекрышей по отношению к выходной высоте сопловой решетки. При выбранном значении l₂ определяется эффективный угол Выхода потока из рабочей решетки ). По значению примерному значению угла входа потока , которое не много отличается от для профиля и числу M_2t выбирается по нормалям или атласу профиль рабочей лопатки. По аэродинамическим и геометрическим характеристикам выбранной решетки определяется угол установки профиля шаг , число лопаток в ступени z₂ и потери энергии  и . Абсолютный размер хорды профиля в первом приближении выбирается таким же, как и в атласе. В дальнейшем размер хорды b₂уточняется по условиям прочности. Оценка экономичности ступени. После окончательного подбора решеток уточняем потери в рабочей решетки. .Относительный лопаточный кпд . Для подсчета относительного внутреннего кпд  необходимо определить оставшиеся потери: .

Парциальный подвод пара в ступени применяется в случаях, когда объемный расход пара невелик, т.е в турбинах небольшой мощности. В ступенях с парциальным подводом пар на рабочие лопатки поступает не по всей окружности, а только по некоторой части е.  При парциальном подводе пара, рабочие лопатки омываются активной струей пара когда проходят мимо сопел. Когда же они проходят не занятые соплами сектор они вентилируют застойные пар сообщая ему беспорядочное движение (потеря на вентиляцию). Кроме того в зазоре между сопловой и рабочей решетки возникает с одной стороны подсос пара активной струей, а с другой стороны утечка-это потери сегмента. . Для определения мощности, теряемой на трение и вентиляцию, предложено довольно много различных формул. Наиболее универсальная из -них – эмпирическая формула Стодола, учитывающая сразу потери на трение диска и на вентиляцию рабочих лопаток:

 кВт для перегретого пара l = 1; для влажного l = 1,2 ¸ 1,3

e – полная степень парциальности впуска,

e_к – относительная длина дуги окружности, прикрытая щитками.

D_ср – м;  – см; u – м/сек;

V – м³/кг – средний удельный объем пара в районе диска

19.

 

Для уменьшения протечек через зазоры между статором и ротором турбины устанавливают лабиринтовые уплотнения, представляющие собой последовательный ряд узких кольцевых щелей и расширительных камер.   В узкой кольцевой щели лоток ускоряется и его давление падает, а в камере за щелью скорость потока практически снижается до нуля. При этом кинетическая энергия гасится, переходя в теплоту, а энтальпия повышается до начального уровня. В следующих щелях и камерах процесс повторяется. Таким образом, давление по мере прохождения потока утечек через камеры уплотнения уменьшается. Энтальпия пара при этом во всех камерах постоянна, так как теплота из уплотнения не отводится. Процессы изменения давления и энтальпии пара в h,s-диаграмме в лабиринтовом уплотнении с тремя гребнями показаны на рис.

Конструкция уплотнений должна быть такой, чтобы при работе турбины не было задеваний. Чтобы исключить возможность тяжелых последствий в результате задеваний, в концевых и диафрагменных уплотнениях . В местах выхода вала из корпуса турбины устанавливают концевые уплотнения. В корпусах, в которых давление пара выше атмосферного, назначение уплотнений — свести к минимуму утечки пара. Концевые уплотнения ЦНД должны препятствовать поступлению наружного воздуха в турбину, а затем и в конденсатор. Поскольку перед диафрагмами давление выше, чем за ними, для уменьшения утечек пара устанавливают диаф-рагменные уплотнения. Для уменьшения потерь от утечек пара в ступени устанавливают также периферийные надбандажные уплотнения рабочего колеса.  

1 и 2- передние и задние концевые уплотнения турбины. 3-патрубки подвода уплотняющего пара.4-патрубки отсоса пара из уплотнений