2 Реттеуші сатының жылулық есептеуі

Соплолық (сандық) субөлінісі бар қазіргі бу турбиналарында реттеуші саты ретінде жылдамдықтың еківенецті сатысы немесе қысымның бірвенецті сатысы қолданылады.

Дроссельді бубөлінісі кезінде турбинада реттеуші саты болмайды. Бұл жағдайда реттеуші саты қызметін дроссельді реттеуші клапан атқарады. Дроссельді бубөлінісі бар турбиналар бөлшектік жүктеме кезінде соплолық бубөлінісіндегіге қарағанда тиімсіз, және тек номиналды жұмыс кезінде ғана ақталады. Сондықтан дроссельдік бубөлінісі бар бу турбиналарын негізгі электр жүктемесін таситын ірі станцияларда орнату тиімді.

Қазіргі бу турбиналарының көбінде бірінші саты реттеуші болып табылатын соплолық бубөлінісі қолданылады.

Еківенецті саты дегеніміз бір жұмыс доңғалағында екі қатар орналасқан жұмыс қалақшалары. Соплолар жұмыс қалақшаларының бірінші қатарынан кейін ғана орналасады, ал жұмыс қалақшаларының бірінші және екінші қатары арасында ағын қозғалысының бағытын өзгерту үшін қызмет ететін бағыттық қалақшалар орналасқан.

Бірвенецті және еківенецті реттеуші сатыны қолдану экономикалық және құрылымдық жақтан ескеріледі.

Есептік режим кезінде бірвенецті сатының, еківенецтіге қарағанда ПӘК жоғары, бірақ ауыспалы жүктеме кезінде оның ПӘК-і тез өзгереді.

Есептік режим кезінде еківенецті сатының, бірвенецтіге қарағанда ПӘК төмен, бірақ ауыспалы жүктеме кезінде оның ПӘК-і тұрақты. Бірвенецтіге қарағанда, еківенецті саты үлкен жылушығынын өңдейді, бұл реттелмейтін саты санының кемуіне, ұзындығының қысқартылуына және турбина конструкциясының жеңілденуіне әкеледі, жалпы, соңғы сақиналы тығыздағыш арқылы бу ағуын төмендетуге мүмкіндік береді.

Екінші жағынан, еківенецті сатыға келетін үлкен жылулық шығын бүкіл турбинаның ПӘК-ің төмендеуіне әкеледі, себебі реттеуші саты ПӘК-і қысымды реттеуші сатыларынан әлдеқайда төмен.

Реттеуші сатыны таңдау турбинаға будың көлемді шығынына байланысты.

Көпвенецті жылдамдық сатылары бар турбинаны пайдалану минималды саты саны кезінде үлкен жылушығынын қолдану қажеттілігінде ғана ақталады (резервті, қосымша механизмдер жетектері, бұнда минималды құн, сыйымдылық және конструкция қарапайымдылығы ПӘК жоғарылауынан маңызды болғанда – мысалы, кезеңдік әрекет механизмдері).

Реттеуші саты активті принцип бойынша жасалады және оларда парциалды бу жетегін жақындатуға мүмкіндік туады, бұл өз кезегінде, бубөлінісінің басқа типтеріне қарағанда, жақсы эксплуатациялық көрсеткіштер беретін соплолық бубөлінісін қолдануға мүмкіндік береді.

1. Реттеуші сатының орташа диаметрін анықтау

2.1.1 Реттеуші сатының жылулық шығыны 1.10.3 пунктіне сай әдістеме бойынша орындалса, берілген есептеу жасалмайды.

2.1.2 Реттеуші саты диаметрі жылулық шығын мөлшері мен қатынасымен анықталады. Айналыс жылдамдығының бар жылушығыны бойынша есептелетін фиктивті изоэнтропиялы жылдамдыққа қатынасы 2.1 суреттегі график бойынша анықталады және формуламен есептеледі

(2.1)

таңдау бойынша нұсқаулары 1.10.3 пунктіне қарап алынады.

2.1.3 Будың фиктивті изоэнтропиялы жылдамдығы сатының бар жылушығыны бойынша есептеледі, м/с

(2.2)

2.1.4 Дискінің айналым жылдамдығы сатының орта диаметрі бойынша, м/с

(2.3)

Сатының орта диаметрі, м

(2.4)

осында n – турбина роторы айналымының саны, n=3000 айн/мин

2.2 Соплолық тор есебі

2.2.1 Соплолық тор типін анықтау

2.2.1.1 Соплолық тордың нақты жылулық шығыны, кДж/кг

(2.5)

осында - реттеуші сатыдағы нақты жылулық шығын, кДж/кг;

- саты реакциясының дәрежесі, 8-12% шегінде алынады. Еківенецті саты үшін

(2.6)

осында - бірінші венецтің жұмыс қалақшалары, бағыттаушы қалақшалар және екінші венецтің жұмыс қалақшаларындағы реакция дәрежесі.

2.2.1.2 Изоэнтроприялы кеңею кезінде соплолық тордан шығардағы будың теориялық жылдамдығы, м/с

(2.7)

2.2.1.3 Соплодағы теориялық процесс үшін Мах саны

(2.8)

осында - изоэнтропиялы өту кезінде соплолық тордан шығардағы дыбыс жылдамдығы, м/с,

(2.9)

k – изоэнтропа көрсеткіші, k = 1,3 аса қызған бу үшін;

Р₁^рс – 2.2 суретіне сәйкес сопло артындағы қысым, Па;

V_1t – 2.2 суретіне сәйкес сопло артындағы теориялық меншікті бу көлемі (а нүктесінен өтетін изохора), м³/кг.

Сурет 2.1 – Реттеуші сатының бар жылушығынынан жылдамдықтар қатысының байланысы

Сурет 2.2 – Реттеуші сатыдағы бу кеңеюінің процесі

Сурет 2.3 – Мах санының сопло артындағы қатысты соңғы қысымға қатысы

Формула бойынша саналған Мах саны 2.3 суретіне сәйкес сопло артындағы қатысты соңғы қысым ретінде Є₁ = Р₀/Р₀΄ (кеңею дәрежесі) берілген график бойынша тексерілуі мүмкін.

2.2.1.4 Профиль мен канал формасы М_1t (Мах саны) ағынының өлшеусіз жылдамдығымен анықталады. М_1t өлшемі бойынша тор типі таңдалады: егер М_1t<1,4 тарылатын каналдары бар тор профильдері қолданылады. М_1t>1,4 кезінде кеңейетін каналдарды жасаушы профильдер пайдаланылады.

2.2.2 Тарылатын соплолар есебі

2.2.2.1 Тарылатын соплолардың шығушы қимасын анықтаймыз, мм²

(2.10)

осында G – турбинаға бу шығыны, кг/с;

G_ут – турбинаның сақиналы тығыздығы арқылы өтетін бу саны, кг/с

; (2.11)

V_1t – сопло артындағы теоретикалық меншікті бу көлемі, м³/кг;

μ₁ – соплолық тордың шығыны коэффициенті 0,97 тең деп алынады (кез келген қыздырумен бу үшін);

С_1т – изоэнтропиялы кеңею кезінде соплолық тордан шығарда будың теоретикалық жылдамдығы, м/с.

2.2.2.2 Соплолық тор биіктігіне сатының парциалдық дәрежесінің туындысы, мм,

(2.12)

осында ε – саты парциалдығының дәрежесі, жұмыс доңғалағына бу беру соплоларына қарсы орналасқан жалпы санынан жұмыс қалақшаларының үлесі;

l₁ – соплолық тор биіктігі, мм;

d^pc – реттеуші сатының орташа диаметрі, м;

α₁ – соплолардың шығушы бұрышы ( ) 2.1 кестесінен алынады.

2.1 кесте – турбина қуатына байланысты соплолардың шығу бұрышы

, МВт	10	10-25	25-50	50-100	100-300	300-500	500-800	800 асқан
, град	18	17	16	15	14	13	12	11

2.2.2.3 Бірвенецті саты үшін парциалдықтың оптималды дәрежесі

(2.13)

еківенецті саты үшін

(2.14)

осында мәні сантиметрлерде берілуі керек

2.2.2.4. Соплолық тордың биіктігі, мм,

(2.15)

2.2.2.5 Г қосымшасына сәйкес белгілі соплолық тор үшін таңдалады: профиль белгіленуі; ағынының шығу бұрышы; ағынының шығу бұрышы; оптималды қатысты қадам; Мах саны; профилінің хордасы.

2.2.2.6 Таңдалған тор сипаттамасы бойынша қатысты оптималды қадам алынады, мм

(2.16)

осында - Г қосымшасына сәйкес профиль хордасы, мм.

2.2.2.7 Соплодағы жылу жоғалуы, кДж/кг

(2.17)

осында - соплолық тордың нақты жылулық шығыны, кДж/кг;

- соплолық тордық жылдамдық коэффициенті, 2.4 суретіндегі байланысына қатысты алынады.

2.2.2.8 Соплолық тордың каналының шығушы ені, мм

(2.18)

2.2.2.9 Соплолар саны

(2.19)

алынған мәнін дөңгелетіп, екі бөліктен тұратын диафрагма торлары үшін, диафрагманың әр бөлігінде соплоның бүтін саны орналасқандай етіп, оң санын қабылдайды.

2.2.2.10 қалақшалар санының қабылданған мәніне сәйкес тордағы профильдер санын түзетеді

(2.20)

2.2.3 Кеңеюші соплоларды есептеу

2.2.3.1 Минималды қима ауданы, мм²

(2.21)

осында – турбинаға будың шығыны, кг/с;

– турбинаның алдыңғы сақиналы тығыздағышынан ағып шығатын бу мөлшері, кг/с

(2.22)

- 1.1 суретіне сәйкес сопло алдындағы бу қысымы, Па;

- 1.1 суретіне сәйкес сопло алдындағы будың теориялық меншікті бу көлемі, м³/кг.

2.2.3.2 Соплолардың шығу қимасының ауданы, мм²

(2.23)

2.2.3.3 Соплолық тор каналдарының шығушы қимасының қатысты өлшемі (соплоның кеңею дәрежесі).

(2.24)

2.2.3.4 ε_опт, l₁, Δh_c, t₁, а₁, z₁ анықтау тарылатын соплоны есептеу үшін арналған формулалар бойынша жүзеге асырылады. Соплолық тор профилінің типін таңдау Г қосымшасы бойынша, мәндеріне байланысты жасалады.

2.2.3.5 Соплолық тордың минималды қимасының ені, мм

Сурет 2.4 - -ден бұрышының қатысынан соплолық торлары үшін жылдамдық коэффициенті

Сурет 2.5 – Бу күйі мен реакция дәрежесіне байланысты соплоық және жұмыс торларындағы шығын коэффициенті