2.2.2. Турбина с индукторным тормозом
Индукторный тормоз для испытаний моделей турбинных ступеней был впервые в нашей стране применен именно в этой конструкции БГТУ. Он имеет две основные части: ротор 5 и качающийся статор 6 (рис.5).
Рис. 5. Экспериментальная воздушная турбина БГТУ капсульного типа с индукторным тормозом (штриховые линии – возможные варианты подвода и отвода воздуха): 1–воздухопровод; 2,4–входной и выходной патрубки; 3–турбинная ступень; 5–ротор индукторного тормоза; 6–качающийся корпус; 7–вал; 8–катушка возбуждения; 9–датчик измерителя частоты вращения
Ротор 5 выполнен в виде массивного стального барабана с продольными пазами на цилиндрической поверхности и закреплен на валу турбины 7. Это обеспечивает высокую критическую частоту вращения ротора установки и позволяет проводить испытания моделей турбин в широком диапазоне изменения частоты вращения, не опасаясь резонансных режимов.
Статор тормоза 6 представляет собой одновременно опору подшипников качения ротора турбины. Поэтому суммарный полезный момент определяется так же, как и в рассмотренной турбине с гидравлическим тормозом. Во внутренней части статора закреплены две катушки возбуждения 8. Через них пропускается постоянный электрический ток, в результате чего возбуждается магнитное поле. При вращении ротора в статоре появляются вихревые токи, которые обусловливают момент сопротивления тормоза. Изменение момента сопротивления тормоза и управление частотой вращения ротора турбины осуществляется посредством изменения величины напряжения и силы тока в катушках возбуждения по заранее заданной программе. В системе регулирования турбины предусмотрена защита по минимально допустимому току возбуждения и по предельно допустимой частоте вращения.
В отличие от гидротормоза в индукторном тормозе отсутствуют неуравновешенные осевые усилия, действующие на ротор. Это повышает точность определения характеристик турбины.
По сравнению с балансирными электрическими машинами, требующими громоздкого и сложного оборудования для поглощения мощности, вырабатываемой опытной турбиной, в индукторном тормозе эквивалентная указанной мощности теплота отводится охлаждающей водой. Предел нагрева тормоза ограничивается, в основном, допустимой температурой изоляции обмотки катушки возбуждения (не более 100°С). Подробное изложение принципа действия и метод расчета индукторного тормоза приведены в работе [3].
М одели лопаточных решеток
В осевой турбинной ступени неподвижная направляющая (сопловая) и вращающаяся рабочая лопаточные решетки являются кольцевыми. В каждой из них лопатки соответственно одинаковы, установлены под одним и тем же углом и расположены с одинаковым шагом, изменяющимся по высоте лопатки (рис.6а). Более просто экспериментально получить аэродинамические характеристики лопаточной решетки, исследуя плоскую решетку, имеющую одинаковые по длине профиль лопатки и шаг, плоские стенки, |
Рис.6. Модели лопаточ- ных решеток: а-кольцевая; б- плоская (прямая) |
ограничивающие межлопаточные каналы (рис.6б). Основные конструктивные (геометрические) параметры направляющих (сопловых) и рабочих лопаток и лопаточных решеток приведены в разделе «Основные обозначения и сокращения» и на рис. 7.
Принципиально
сопловые и рабочие решетки не отличаются
друг от друга, хотя во многих частных
случаях между нами имеется большое
различие. Поскольку в геометрически
подобных каналах при одинаковых
параметрах на входе и выходе характер
потока сохраняется приблизительно
одинаковым, независящим от абсолютных
размеров решетки, величины, определяющие
форму межлопаточного канала, целесообразно
выражать в безразмерных относительных
величинах. Они называются относительными
параметрами:
;
.
-
Рис. 7. Геометрические характеристики лопаточных решеток осевой турбинной ступени: а– направляющей (сопловой) ; б–рабочей
Для опытного определения распределения давления по контуру профиля лопатки одна из лопаток, расположенная в середине решетки, выполняется дренированной. В ней равномерно по всему контуру профиля, равноудаленного от концов лопатки, делаются небольшие отверстия (25…30 шт.), оси которых перпендикулярны к поверхности лопатки. К этим отверстиям со стороны тела лопатки присоединены микротрубки, которые через один из торцов лопатки выведены наружу и связаны резиновыми шлангами с батарейным манометром, показывающим распределение давления по профилю лопатки.