9. Потери в турбинных решетках. Коэффициенты скорости, потери располагаемой энергии, расхода.
Турбинная решетка представляет собой совокупность лопаток, специальным образом спрофилированных, установленных под одним углом и расположенных по окружности на одинаковом расстоянии друг от друга. Сопловая решетка формируется из неподвижных сопловых лопаток, закрепленных в теле диафрагмы ступени, а рабочая – из рабочих лопаток, устанавливаемых на диске ротора турбины и вращающаяся с ним. Общие потери в решетке (сопловой или рабочей) оцениваются суммой коэффициентов профильных и концевых потерь
z=zпр+zконц, где профильные потери условно разделяют на потери трения, кромочные и волновые:
zпр=zтр+zкр+zволн .
Потери трения определяются течением в пограничных слоях на вогнутой поверхности и спинке лопатки вдали от ее концов. Формирование пограничных слоев связано с распределением давлений по обводам профиля. Кромочные потери связаны с вихреобразованием за кромками профилей, а также с эффектами внезапного расширения за ними. Кромочный след приводит к существенной неравномерности потока, которая является источником потерь энергии (в результате затрат на выравнивание поля скоростей в следе). Коэффициент кромочных потерь зависит от толщины выходной кромки Dкр профиля и относительного шага. Коэффициент профильных потерь зависит от относительного шага решеток, толщины выходных кромок профилей. Концевые потери в решетках связаны с формированием вторичных вихревых течений у концов лопаток. Из-за повышенного давления у вогнутой поверхности профиля в пограничном слое на торцевых стенках решетки (бандажных и корневых) происходит перетекание среды к спинке, где давление ниже. На спинке осуществляется взаимодействие с основным пограничным слоем профиля, в результате чего образуются вихревые шнуры, определяемые резким набуханием пограничного слоя.
Одной из важнейших характеристик турбинных решеток являются их коэффициенты расхода μ=G/Gt, выражающие отношение действительного расхода к теоретическому. На рис.6.6,а показаны зависимости μ1 и μ2 от относительной высоты лопаток и угла поворота для перегретого пара. Для влажного водяного пара коэффициенты расхода выше из-за неравновесного расширения пара в каналах решеток (рис.6.6,б). В расчетах допускается применение упрощенных выражений для оценки μ: μ1=0,982-0,005b1/l1; μ2=0,965-0,01b2/l2.
На рис.6.7 представлены зависмости коэффициентов скорости сопловых и рабочих решеток от b/l и угла a1э для сопловой и угла поворота потока для рабочей. Как ранее было показано, для оценок можно использовать выражения: φ=0,98-0,008b1/l1; φ=0,96-0,014b2/l2
10. Соединительные муфты.
Связывают отдельные роторы цилиндров турбины и генератора в единое целое – валопровод. Муфты передают крутящий момент с ротора на ротор и не должны разрушаться даже при его кратковременном повышении в 4-6 раз, например при КЗ в генераторе. Качество изготовления , сборки и центровки полумуфт в значительной степени определяет вибрационное состояние турбоагрегата. При соединении роторов с расцентровками или изломами естественной линии прогиба вала возникает интенсивная вибрация, делающая эксплуатацию турбоагрегата невозможной. В современных турбинах используются полужесткие и жесткие муфты. Жесткие муфты для исключения вибрации требуют центровки очень высокого качества. Центровка полумуфт обеспечивается с помощью кольцевого выступа расположенного на одной полумуфте, и впадины, находящейся на другой. Крутящий момент в жестких полумуфтах в жестких муфтах передается за счет сил трения между торцами полумуфт, возникающих из-за сжатия призонными болтами. Концы валов турбины и генератора, на которые насаживаются полумуфты, выполняют с небольшой конусностью (примерно 0,5%), а их посадочные поверхности пригоняют друг к другу по краске на длине 80-90% посадочного участка. Затем полумуфту нагревают в кипящей воде или ацетиленовой горелкой до 100-130С и насаживают на вал до упорного буртика, следя за точным совпадением шпоночных пазов в полумуфте и вале. Жесткие муфты просты и надежны в эксплуатации, но требуют очень тщательного изготовления и монтажа. Рис. 6.9 : 1 – конический штифт, 3 и 8 – полумуфты 4 – длинная часть составной шпонки 5 – короткая часть шпонки 6 – конец вала турбины 7- призонные болты 9 – конец вала генератора. Полужесткие муфты, иногда называемые полугибкими, по предположению допускают небольшой излом соединяемых валов. Полумуфты насаживаются на концы валов обычным способом, а между ними устанавливают соединительный элемент, имеющий один или несколько волнообразных компенсаторов. Взаимная фиксация полумуфт и соединительного элемента осуществляется коническими штифтами, а передача крутящего момента – за счет сил трения, создаваемых затяжкой призонных болтов. Рис. 6-10: 1,8 – соединяемые валы, 2,7 - полумуфты, 3 – призонный болт, 4 – гайка, 5 – соединительный элемент, 6 – компенсатор, 9 – конический болт.