Вопрос № 319 Что такое разгрузочный поршень? Объяснить его работу

Для уменьшения осевого усилия R_а, передаваемого на упорный подшипник, применяют так называемый разгрузочной поршень, которым является первый отсек переднего концевого уплотнения с увеличенным диаметром уплотнительных щелей. На разгрузочном поршне создается усилие, направленное в противоположную сторону, по отношению к потоку пара в ступенях турбины, частично или полностью уравновешивающее осевое усилие R.

R_п=R-R_разгр. Усилие R_разгр, действующее на разгрузочный поршень определяется перепадом в камерах уплотнений перед и за разгрузочным поршнем и площадью, на которую действует этот перепад давления. Для того, чтобы обеспечить необходимое усилие на упорный подшипник R_п и соответственно R_разгр, необходимо увеличить d_х до значения, которое определяется из уравнения

.

Как правило, в турбинах активного типа разгрузочный поршень имеет небольшой диаметр, в турбинах реактивного типа, где усилие R очень велико, разгрузочный поршень выполняется большого диаметра, сравнимого с диаметром ступени турбины.

Для разгрузки ротора от осевого усилия чаще всего используют раз­грузочный «поршень», схема работы которого показана на рис. 2.42, б. Диаметр «поршня» dп выпол­няют большим, чем диаметр вала d1 под диафрагмой второй ступени. В результате на кольцевую поверх­ность, расположенную вне окруж­ности диаметра , будет действовать осевое усилие , обусловленное раз­ностью давлений и направ­ленное по потоку пара, а на кольце­вую поверхность будет действовать давление за ступенью, и в результате возникнет разгру­жающая сила действующая справа налево и на­правленная против основного осе­вого усилия , действующего слева направо. Чем больше разность диаметров и , тем больше разгрузочная сила. Поскольку диаметр оказывается больше диаметра вала , выходящего из цилиндра, на ротор будет действовать допол­нительная нагружающая осевая сила вызванная дав­лением Для ее уменьшения камеру А связывают турбопроводом с промежуточной ступенью или вы­ходным патрубком.

^{Суммарное осевое усилие, дей}­ствующее на ротор,

где — суммарное осевое уси­лие, действующее на диски турбины.

Диаметр подбирают так, чтобы создать разгружающую силу которая обеспечила бы малое резуль­тирующее осевое усилие дей­ствующее на упорный подшипник.

Вопрос № 320 Что ограничивает единичную мощность турбины?

Последние ступени конденсационных турбин отличаются большими высотами сопловых и рабочих лопаток, т.к. эти ступени в турбине пропускают наибольший объемный расход пара G. В связи с большой длиной рабочих лопаток последней ступени их механическая прочность находится на пределе. Другими словами, предельный расход пара, который можно пропустить через последнею ступень, зависит от механической прочности рабочих лопаток последней ступени. Предельный расход пара, который можно пропустить через один поток ступеней низкого давления, определяет и предельную мощность турбины.

N_i=mG_kH_oη_oi,

где G_к- расход пора в конденсатор,

m - коэффициент учитывающий выработку мощности потоками пара, направляющими в регенеративные отборы.

Коэффициент m зависит от параметров свежего пара, числа регенеративных отборов, температуры питательной воды, m=1,1-1,25.

G_k=ΩC₂/ν₂ ,

где Ω=πd₂l₂ – площадь ометаемая рабочими лопатками.

Для повышения Ni надо повысить Ω до мах., но она ограничивается прочностными свойствами материала лопаток. Так, допустимые напряжения на растяжение от центробежных сил в корне лопатки переменного сечения σ = (2/kразгр)·рπ n² Ω.

Коэф-т разгрузки зависит от отношения площади периферийного и корневого сечений 1/k разгр≈0,35-0,65 , fп / fк ≈0,1-2,4. Подставим всё в первую формулу и получим :

Ni=

Где k- коэффициент загрузки,

σ- напряжение растяжения, ρ- плотность материала лопатки,

n- частота вращения ротора турбины.

Из этого уравнения видно, что ω_i зависит от шести основных параметров: σ; с₂; Н₀; ν₂; n; ρ.

С2- зависит от допустимой потери энергии С₂² / 2 ( С2- выход-я скор-ть ). ν₂- зависит от р_к , чем выше рк, тем меньше ν₂ ⇒ больше Ni ⇒ меньше КПД турбоустановки. При уменьш. n в 2 раза увеличится Ni в 4раза, но этого не делают, т. к. вследствии увелич-я строит-ых размеров роторов, конденсаторов, выхлопныхх патрубков их технологически выполнить невозм-но; ρ - плот-ть материала лопаток на Ni влияет совм-но с σ и рассм-ся комплексно ρ/σ [ кг/ (м³·MПа)]. Чем меньше ρ/σ, тем выше Ni.