4.11 Характеристика ступени турбины

Характеристикой ступени турбины называется зависимость параметров ха­рактеризующих работу турбину (обычно ими являются КПД турбины и пропу­скная способность ) от параметров характеризующих ее режим работы. Режим работы турбины может описываться разыми параметрами: сте­пенью расширения газа в турбине , частотой вращения n, либо комплексами связанными с ней ( или ), параметр нагруженности и др.

Наиболее распространенными являются характеристики турбины пред­став­ляемые в виде зависимостей пропускной способности турбины и ее КПД от степени понижения давления в турбине при постоянных значе­ниях параметра (рисунок 2.12.1).

Рисунок 2.12.1 - Расходная и КПД - характеристики газовой турбины:1 - при расчeт­ном значении ; 2 - при ( ) > ( )_p; 3 - при ( ) < ( )_p

Рассмотрим влияние на пропускную способность сначала при расчeт­ном значении (см. кривую 1 на рисунке 2.12.1). Увеличение приво­дит к увеличению степени понижения давления как в СА, так и в РК ступеней, что вызывает возрастание приведенных скоростей потока в горле лопаточных венцов. Это обусловливает увеличение пропускной способности турбины . Но такое увеличение будет происходить до момента, пока сте­пень пониже­ния давления в СА первой ступени не станет критической (случай «за­пирания» СА) или приведенная скорость в межлопаточном канале РК не достигнет предельного значения («запирание» РК).

Отклонение параметра от расчeтного значения в области > не при­водит к изменению параметра расхода. При работе же в области < увеличение означает увеличение параметра нагруженности и, следова­тельно, углов (см. разд. 2.4.3). При неизменном значении углов последнее обстоятельство первоначально вызывает увеличение степени конфу­зорности межлопаточных каналов ( ), т.е. возрастание степени реактивности . Возрастание вызывает возрастание , в результате снижа­ется величина и уменьшается пропускная способность . При уменьшении по сравнению с ( )_p наблюдается обратная картина.

Характер изменения зависимости при постоянном значении легко объясняется закономерностями изменения кривой , которая под­робно была рассмотрена в разделе 2.4.3. Так, увеличение по сравнению с расчeтным значением (точка Р на кривой 1, на рисунке 2.12.1) при постоянной величине вызывает уменьшение параметра нагруженности . При этом углы уменьшаются, а положительные углы атаки увеличиваются, что и приво­дит к монотонному снижению .

При уменьшении по сравнению с величина несколько возрас­тает. Если учесть, что турбина проектируется на оптимальный режим, то при этом начинают увеличиваться отрицательные углы атаки, что также обуслов­ливает снижение (см. рисунок 2.12.1).

Если же происходит изменение параметра (например, увеличение его по сравнению с расчeтным значением), то при условии сохранения расчeтного обтекания венцов ( const) следует переводить режим работы турбины на боль­шие , что вызвано необходимостью увеличения . Поэтому при > ( )_p характеристика сдвигается вправо (кривая 2 на рисунке 2.12.1) и в противоположном направлении (кривая 3), если < ( )_p.

94