3. Расчёт упорного диска

Диск рассматривается как круговая пластина, заделанная по радиусу r и нагруженная равномерным давлением:

По рис. 332[2] для r/R = 0,5; α = 1,05; β = 0,085.

Примем толщину диска h = 0,035 м.

Максимальное напряжение:

Максимальный прогиб:

Это допустимо, т.к.

0,0049 + 0,01 = 0,0349 мм < 0,066 мм.

Вывод: подшипник надежен.

6. Определение напряжений в корпусе и фланцах турбины

1. Напряжение в корпусе

Приближенный расчет корпуса можно вести по формуле:

,

где ∆Р = 1,641 МПа – разность давлений по обе стороны корпуса.

D = 0,879 м – внутренний диаметр цилиндра;

δ = 0,05 м – толщина стенки.

Материал корпуса – сталь 20ХМЛ.

σ_0,2 = 300 МПа, К_т = 2;

σ_д.п.=160 МПа;

[σ] = σ_0,2/К_т = 300 /2 = 150 МПа.

> 2;

> 2.

6.2 Расчёт фланца

Рис. 10. Фланец

Исходные данные:

d₀ = 0,067 м, d_δ = 0,066 м, R = 0,4395 м, ∆Р = 1,641 МПа, h = 0,11 м, δ = 0,05 м, t = 0,125 м, m = 0,12; n = 0,1 м, m + n = 0,22 м.

Раскрывающее напряжение, приходящееся на единицу длины фланца:

F_ф = ∆Р·R = 1,641·0,4395 = 0,721 МН/м.

Приняв контактное напряжение на внутреннем волокне фланца (т.В): ∆q₁ = 0, найдём напряжение на внешнем волокне (т.А):

Необходимое усилие затяжки шпильки:

Напряжение в шпильке:

Материал болта: сталь 34ХМ МПа.

> 2 – прочность обеспечена.

Максимальное напряжение изгиба во фланце возникает в сечении С-С.

Изгибающий момент в этом сечении:

Напряжение изгиба во фланце:

МПа.

Коэффициенты запаса для фланца:

> 2;

> 2.

Вывод: корпус и фланец удовлетворяют критериям надёжности.

7. Специальная часть. Регулирующая ступень паровой турбины.

Ступени современных конденсационных турбин можно разделить на следующие четыре группы:

а) регулирующая ступень, применяемая в турбинах с сопловым парораспределением;

б) ступени, работающие в области малых объемных расходов пара (в области повышенных давлений);

в) промежуточные ступени, в которых объемы пара достаточно велики;

г) ступени низкого давления, работающие под вакуумом, где объемы пара достигают очень большой величины.

Выбор типа регулирующей ступени (одновенечная ступень или двухвенечная ступень скорости) определяется величиной расчетного тенлоперенада при экономической мощности турбины. Теплоперепады до 80 —120 кДж/кг обычно перерабатываются одновенечной регулирующей ступенью. При больших теплоперепадах ставится двухвенечная ступень скорости. В свою очередь следует выбрать теплоперепад регулирующей ступени с учетом особенностей работы этой ступени при переменном режиме турбины.

Коэффициент полезного действия регулирующей ступени ниже КПД последующих ступеней, поэтому увеличение теплоперепада регулирующей ступени приводит к понижению КПД турбины при ее номинальной нагрузке. Правда, потери в регулирующей ступени частично возвращаются при последующем расширении пара, особенно в установках с промежуточным перегревом. В данной турбине К-3-3.5 использована двухвенечная ступень скорости.

Двухвенечные ступени паровых турбин.

В обычных ступенях при оптимальных значениях u/с₀ реализуются небольшие теплоперепады (Н₀=30…60 кДж/кг). Ограничения диктуются допустимыми значениями  окружных скоростей рабочих лопаток и условиями прочности диска турбинной ступени. Для срабатывания больших теплоперепадов следует уменьшать значения u/с₀ за счет роста фиктивной скорости с₀. Но в этом случае резко увеличиваются потери с выходной скоростью. Для их уменьшения используют конструкции двухвенечных ступеней, где за рабочей решеткой первого венца устанавливается направляющая решетка, из которой водяной пар движется во второй ряд рабочих лопаток, где осуществляется дополнительное преобразование кинетической энергии выходной скорости в механическую энергию вращающегося ротора. При этом в направляющих лопатках происходит только изменение направления движения потока рабочей среды без значимого его ускорения. Проточная часть двухвенечной ступени представлена на рис. 11, а процесс расширения в h,s– диаграмме - на рис. 12.

Рис. 11

Рис.12

Конструкции некоторых регулирующих ступеней представлены на рисунках 13-16.

Рис.13. Ступень МЭИ в исполнении ЛКЗ

Рис. 14. Ступень МЭИ в исполнении КТЗ

Рис. 15. Ступень МЭИ в исполнении ТМЗ

Рис. 16. Ступень НЗЛ.