Основные характеристики ступеней

Число подвижных венцов		Перепад, срабатываемый в ступени при	в % от перепада, срабатываемого в ступени с одним подвижным венцом
1	~ 0,45		100
2	~ 0,225		400
3	~ 0,15		900

Сравним ступени давления и ступени с колесами скорости, отли­чающиеся числом рабочих венцов. При этом будем считать, что все они имеют нулевую степень реактивности и одинаковую окружную скорость на среднем диаметре. (Напомним, что .)

Из табл.4.1 следует, что при одинаковой окружной скорости u перепад возрастает пропорционально квадрату числа подвижных венцов по сравнению с одновенечной ступенью (ступенью давления), работающей с нулевой ступенью реактивности. Однако, как видно из рис.4.4, максимальный кпд при оптимальном  0,225 становится тем ниже, чем больше ступеней скорости.

Поэтому максимальный кпд двухвенечной ступени при отношении  0,225 будет ниже, чем максимальный кпд одновенечной ступени при  0,45, но в то же время он оказывается выше кпд одновенечной ступени при  0,225. Более того, это преимущество двухвенечной ступени проявляется во всем диапазоне < 0,225 и даже в некотором диапазоне изменения > 0,225 (см. рис.4.4).

Аналогичное сравнение можно привести для двухвенечного и тpex-венечного колес скорости.

Таким образом, для каждого типа турбинных ступеней имеется определенная зона изменения отношения , в пределах кото­рой данную ступень и следует использовать.

То обстоятельство, что на характер зависимостей = ( ) двухвенечных ступеней оказывают влияние их геометрические и режимные параметры, не меняет сути этого вывода.

4.3. Некоторые практические данные по колесам скорости

Одним из основных факторов, влияющих на выбор конструктивных и газодинамических параметров колес скорости, являются малые высоты облопачивания этих ступеней и большие паразитные протечки.

Для обеспечения достаточно высокого кпд в этих условиях при­ходится применять развитые системы уплотнений зазоров проточной части (поскольку уменьшение величин этих зазоров лимитируется со­ображениями надежности в эксплуатации). Другой мерой является умень­шение перепадов давлений на всех венцах, кроме соплового, до мини­мальных пределов. Обычно степень реактивности на отдельный венец не превышает 2-5%, а на всю ступень 5-15%. При этом степень реактивности на венце принимается тем меньшей, чем меньше высота лопа­ток венца.

Малые высоты облопачивания и значительные скорости потока в нем влияют на выбор профилей облопачивания и меридиональных обво­дов проточной части ступени. И те, и другие должны обеспечить минимальные значения не только профильных, но и концевых потерь, весьма существенных при малых высотах лопаток. В частности, угол ра­диального раскрытия проточной части рационально выбирать в преде­лах не более чем 15-20°.

Выше отмечалось, что термодинамические расчеты ступеней ско­рости недостаточно надежны. Поэтому на практике используют колеса скорости, отработанные в экспериментальных турбинах и обеспечиваю­щие достаточно высокую экономичность. Каждой конструкции колеса соответствует определенная комбинация («типовая комбинация») основ­ных относительных размеров и параметров рабочих и направляющих лопаточных венцов. Каждая такая комбинация предназначена для исполь­зования в конкретных условиях работы, зависящих от отношения дав­лений на ступень (т.е. критерия ) и объемного расхода .

Типовая комбинация включает в себя набор следующих основных величин:

- профили сопел рабочих и направляющих лопаток;

- параметры плоских решеток, включая относительные шаги , углы установки и прочие;

- отношения высот лопаток по входным кромкам;

- отношения площадей проходных сечений венцов к площади проходных сечений соплового венца.

При использовании конкретной типовой комбинации для создания ступени абсолютные размеры профилей каждого лопаточного венца мож­но пропорционально менять в зависимости от требуемых условиями прочности моментов сопротивления профилей. В то же время форма профилей, параметры решеток (относительные шаги, углы установки), а также отношения площадей и отношения высот лопаточных венцов должны оставаться неизменными (они определяются типом использованной комбинации облопачивания).

Типовые комбинации колес скорости и их характеристики имеются в технической документации конструкторских бюро. В качестве приме­ра ниже приводится одна из типовых комбинаций (KC-1A), разработанных МЭИ (таб.4.2).

Таблица 4.2