ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ  ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТЕОРИЯ ТУРБОМАШИН» 1. Многоступенчатые турбины. Основные преимущества многоступенчатой турбины 2. Основные конструктивные схемы турбин: турбины камерного (диафрагменного) типа и реактивные турбины с ротором барабанного типа. Достоинства и недостатки каждого типа конструкции. 3. Понятие однопоточной турбины. Мощность однопоточной турбины и пропускная способность последней ступени: основные факторы, их определяющие. 4. Определение размеров рабочих лопаток последней ступени. Предельная длина рабочих лопаток последней ступени 5. Способы увеличения предельной мощности турбины. 6. Особенности расчета отсека (цилиндра) с постоянным корневым диаметром и унифицированными ступенями. Выбор корневого диаметра, корневой степени реактивности. 7. Цилиндры с унифицированными ступенями; их преимущества и недостатки. 8. Диффузоры и выхлопные патрубки. Конструкции. Принцип действия. Назначение. Расчет. 9. Осевые усилия, действующие на ротор турбины. Основные составляющие осевого усилия 10. Способы снижения и уравновешивания осевых усилий 11. Классификация уплотнений по месту установки в турбине. Конструкции лабиринтовых уплотнений. 12. Теория процесса в лабиринтовых уплотнениях. Расчет утечек пара через диафрагменные и концевые уплотнения. Расчет утечек через периферийные межвенцовые и надбандажные уплотнения 13. Регулирование турбомашин. Качественное и количественное регулирование. 14. Регулирование турбомашин. Регулирующие факторы и регулируемые параметры. Программы регулирования. 15. Назначение системы парораспределения и ее состав. Регулирование расхода пара, поступающего в турбину. Основные типы парораспределения, применяемые в паровых турбинах. 16. Сопловое парораспределение. 17. Дроссельное парораспределение. 18. Регулирование скользящим давлением. 19. Обводное парораспределение. 20. Конструктивные элементы проточной части цилиндров. Элементы статора. 21. Элементы ротора: вал, диски, рабочие лопатки, муфты. 22. Типовые решения конструктивного исполнения роторов. 23. Подшипники турбины. Опорные и упорный подшипники. 24. Установка турбины на фундаменте. Организация тепловых расширений турбины. 25. Повышение эффективности системы тепловых расширений. 26. Организация тепловых расширений внутренних элементов статора: внутреннего цилиндра, обойм, диафрагм. 27. Охлаждение турбин.

1. Многоступенчатые турбины. Основные преимущества многоступенчатой турбины.

2. Основные конструктивные схемы турбин: турбины камерного (диафрагменного) типа и реактивные турбины с ротором барабанного типа. Достоинства и недостатки каждого типа конструкции.

Паровые турбины для энергетики выполняют многоступенчатыми. Пар расширяется в последовательно включенных ступенях, перепады энтальпий в которых составляют часть перепада энтальпий всей турбины. Окружные скорости лопаток в многоступен чатой турбины составляют 120—250 м/с для большинства ступеней ЧВД и ЧСД турби­ны и достигают 350—450 м/с для последних ступеней конденсационных турбин. Числа М в потоке для большинства ступеней меньше единицы.

Совокуп­ность одного ряда сопловых и одного ряда ра­бочих лопаток образует ступень турбины. Турбинная ступень выполне­на камерной, т. е. между диафрагмами обра­зована камера, в которой располагается диск ротора с рабочими лопатками. В камерных ступенях на рабочих лопатках допускается небольшое расширение пара, т. е. камерная ступень выполняется со сравнитель­но небольшой степенью реактивности, а в ос­новном расширение пара осуществляется в сопловой решетке.

На входе в турбину свежий пар поступает к соплам первой ступени, установленным в сопловой коробке. Рабочие лопатки первой и последующих ступеней расположены на дис­ках, откованных заодно с валом. После рабо­чих лопаток первой ступени пар поступает к соплам второй ступени, расположенным в диафрагме. Диафрагмы второй, третьей и четвертой ступеней установлены в пазах кор­пуса турбины. Для уменьшения протечек пара через зазор между валом и диафрагмой в паз расточки диафрагмы устанавливается диафрагменное уплотнение. На рис. 1 показано также распределение вдоль оси турбины да­вления р и крутящего момента М на валу. Давление пара уменьшается в каждой ступени немного. В активных ступенях это снижение давления осуществляется в сопловых лопат­ках. Крутящий момент на валу от ступени к ступени увеличивается за счет суммирования крутящих моментов, создаваемых паровым по­током в каждой ступени. Через правый конец вала от турбины к приводимой машине пере­дается мощность, определяемая моментом Мна валу и частотой вращения ротора ω.

Если многоступенчатая турбина составляется из реактивных ступеней, то сопловые лопатки располагаются непосредственно в корпусе турбины. Применение в этом случае диафрагменной конструкции при­вело бы к большим осевым усилиям на диски ротора и затрудняло бы уравновешивание этих усилий на роторе, в особенности, в усло­виях переменного режима работы турбины и износа диафрагменных уплотнений и уплот­нений рабочих лопаток.

Расширение пара в реактивной турбине происходило не в одной сопловой группе, а в ряде следующих друг за другом ступеней, каждая из которых состояла из неподвижных закрепленных в корпусе сопловых и рабочих лопаток, расположенных на роторе и вращающихся вместе с ним.

В каждой ступени срабатывался таким образом перепад давления, составляющий лишь часть полного перепада на турбину.

Именно это позволило работать с меньшими скоростями потока и частотами вращения ротора.

Кроме того, расширение пара в реактивной турбине происходило не только в сопловой, но и в рабочей решетках. Поэтому рабочее колесо передавало усилие на ротор не только вследствие изменения направления потока пара, но и благодаря ускорению пара в каналах рабочего колеса, т.е. вследствие возникновения реактивного усилия.

Турбины такого типа (расширение пара в равной степени происходит в сопловом аппарате и рабочем колесе) получили название реактивных.

Преимущества активной турбины:

• бо́льшую свободу расположения подводящих каналов по отношению к турбине в связи с более равномерным распределением давления в камере;

• меньшие требования к величине зазоров между турбиной и корпусом, облегчающие изготовления и требования к подшипникам, так как утечка через зазоры в условиях малой разности давления незначительна;

• малую продольную нагрузку на вал;

• меньшую по сравнению с реактивными турбинами скорость вращения, облегчающую сопряжение с машинами.

• Возможность регулирования мощности

• Менее массивные роторы

Недостатки акт турбин:

-Низкая экономичность

-большая частота вращения

-невозможность получения значительных пощностей

Преимущества реактивных турбин:

1. В многоступенчатой турбине за счет уменьшения теплоперепада, приходящегося на одну ступень, легко получить оптимальное отношение скоростей и/С_ф, а следовательно, высокий КПД.

2. В многоступенчатой турбине с увеличе­нием числа ступеней высота сопловых и рабо­чих лопаток во всех ступенях турбины увели­чивается. 

3. В многоступенчатой турбине энергия выходной скорости предыдущей ступени ис­ пользуется в сопловых лопатках последую­щей ступени. Эта энергия выходной скорости повышает располагаемую энергию последую­щей ступени.

4. В многоступенчатой турбине тепловая энергия потерь предыдущих ступеней частич­но используется для выработки полезной энергии в последующих ступенях за счет яв­ления возврата теплоты в турбине.

5. Конструкция многоступенчатой турбины позволяет осуществить отборы пара для реге­неративного подогрева питательной воды и промежуточный перегрев пара, которые су­щественно повышают абсолютный КПД паро­турбинной установки.

Недостатки реактивных турбин:

-невозможность применения регулирова­ния мощности

-С увеличением числа ступеней возраста­ет сложность конструкции и стоимость изго­товления турбины.

- возникают повышенные потери от утечек пара как в пе­реднем концевом, так и в диафрагменных уплотнениях