Изменение компоновки турбины
Исходный вариант компоновки. Измененная компоновка.
Способы уменьшения (компенсации) осевого усилия
Применение симметричных двухпоточных цилиндров.
Пример:
К-1000-60/3000 ЛМЗ – все цилиндры двухпоточные, включая ЦВД.
(
).
Однако, это не означает, что упорный подшипник отсутствует.
Упорный подшипник необходим, так как:
Фиксирует положение ротора относительно статора.
В переменных режимах работы турбины возможно изменение как величины, так и знака осевого усилия.
Способы уменьшения (компенсации) осевого усилия
Применение однопоточных цвд с поворотом потока пара
на 180°.
Ц
ВД
выполняется двухкорпусным.
Пар подается в середину корпуса, проходит несколько ступеней во внутреннем корпусе влево, поворачивает на 1800, проходит между корпусами и затем проходит ступени правого потока.
Применяется в турбинах на закритические параметры пара ЛМЗ и УТМЗ: К-300, К-500, К-800 –ЛМЗ; Т-250, Р-100 – УТМЗ.
Осевые усилия, упорный подшипник турбины
Осевые усилия воспринимаются упорным подшипником турбины.
Его конструкция должна обеспечивать обеспечивает фиксацию положение ротора относительно статора и осевые зазоры в проточной части.
В большинстве турбин упорный подшипник конструктивно совмещается с одним их опорных подшипников. Такие подшипники называются комбинированными.
Упорный подшипник воспринимает результирующее осевое усилие и передачи его на детали статора, а затем, через фикспункт турбины, на фундамент.
Упорный подшипник размещается или в голове турбины, или между ЦВД и ЦСД.
Осевые усилия, упорный подшипник турбины
В современных паровых турбинах применяют исключительно сегментные упорные гидродинамические подшипники скольжения.
1
– вал турбины;
2 – отверстие для подачи масла;
3 – рабочий сегмент;
4 – упорный диск;
5 – установочный сегмент;
6 – корпус подшипника;
7 – перепускной маслопровод;
8 - коллектор;
9 – ребро качания.
О севые усилия, упорный подшипник турбины
На валу 1 турбины выполняют упорный диск (гребень) 4, который через масляный слой опирается, в зависимости от направления осевого усилия, на сегменты 3 или 5, которые
поворачиваются на ребрах качания 9.
Упорные колодки автоматически устанавливаются под некоторым малым углом к плоскости упорного диска. При вращении в клиновом зазоре между колодкой и диском возникает избыточное давление – режим жидкостного трения.
Предельная мощность паровой турбины
Предельная мощность
это мощность, на которую может быть построена однопоточная турбина без отборов пара на современном уровне турбостроения.
Анализируя уравнение мощности можно сделать следующие выводы:
-
значение КПД ограничено (теоретически
не может быть > 1).
КПД современных турбин: ЦВД≈0,85; ЦСД≈0,86÷0,9; ЦНД≈0,8÷0,82.
-
тепловой перепад ограничен разностью
начальных и конечных параметров
.
Предельная мощность турбины Начальные параметры
Температура острого пара ограничена термостойкостью применяемых материалов.
Давление
теоретически не ограничено, однако его
повышение:
приводит к увеличению толщины стенок корпуса ЦВД и к снижению маневренности турбины;
при
,
существует такое
,
при котором тепловой перепад
достигает
максимального значения (точка, в которой
касательная к
параллельна
,
определяет то давление
,
при
котором
).
Таким образом,
и
взаимосвязаны и могут изменяться только
одновременно.
Предельная мощность турбины
Параметры пара
Увеличение без повышения температуры приводит к увеличению влажности в конце процесса расширения.
Допустимая влажность (12-15)%.
Значение определяется параметрами окружающей среды, т. е. условиями конденсации пара в конденсаторе турбины.
Таким образом, тепловой перепад турбины ограничен.
Единственным
способом повышения предельной мощности
является увеличение
.
Предельная мощность турбины, расход пара
Расход
пара может быть определен из уравнения
неразрывности
Отсюда
следует, что при заданных значениях
и
,
расход зависит от геометрических
параметров ступени -
и
.
Поскольку
по мере расширения пара
увеличивается, то для пропуска
определенного количества пара требуется
все большая и большая площадь проходного
сечения (торцевая площадь
).
Максимальное значение достигается в последней ступени, следовательно, площадь проходного сечения последней ступени максимальна.