5.3. Работа ступени при уменьшении располагаемой работы

При уменьшение располагаемой работы ,. снижается абсолютная скорость(рис 12,а). Соотношение окружной скоростиu и частоты вращения n определяется выражением:

, (5.7)

где ;;.

Рис.12 Треугольники скоростей при изменении режима: а) , б).

Для приближенной оценки w₂ можно воспользоваться формулой (5.5).

Уменьшение располагаемой работы может сопровождаться увеличением мощности. Такой режим в основном встречается в регулировочной ступени, где площадь проходного сечения сопел изменяется примерно пропорционально расходу или мощности

. (5.8)

Если переписать уравнение (5.2) применительно к сопловому аппарату первой ступени, получим

. (5.9)

С учетом выражений (5.4), (5.8) уравнение (5.9) можно переписать

. (5.11)

Полученные треугольники скоростей (рис. 12) дают представление о характере изменения скоростей. Если N < N₀ то w₁ < w₁₀, ₁ <₁₀ и наблюдается тенденция к появлению положительного угла атаки. Кроме того w₂ < w₂₀, с₂ <с₂₀ и ₂ <₂₀. В случае N > N₀ увеличивается угол относительной скорости w₁, ₁ > ₁₀ и появляется отрицательный угол атаки. Кроме того, w₂ < w₂₀, ₂ > ₂₀. Изменение степени реактивности может быть различным.

5.4. Работа турбинной ступени при увеличение располагаемой работы.

Эти случаи эксплуатации наиболее сложные, так как возможно достижение критической скорости на выходе из турбинных решеток и появлению дополнительного расширения рабочего тела в косых срезах. Подобный режим наблюдается в последней ступени паровых турбин при понижении давления в конденсаторе с уменьшение температуры охлаждающей воды и при перегрузочных режимах. Увеличение располагаемой работы при понижении расхода встречается в регулировочных ступенях. Причем, повышение располагаемой работы может быть в два – три раза больше ее значения на номинальном режиме. Достижение критической скорости возможно в сопловых и рабочих решетах. Сначала достигается критическая скорость в сопловой решетке. При дальнейшем изменении режима имеет место увеличение скорости до сверхкритического значения в косом срезе сопел. На некотором режиме достигается критическая скорость в рабочей решетке. Затем вступает в действие ее косой срез до полного использования расширительной способности. Работа косого среза рассматривается в теории турбинной ступни.

Увеличение располагаемой работы, когда имеет место расширение потока в косом срезе решеток, вызывает заметное снижение коэффициентов скорости  и , появляются углы атаки при натекании на рабочие решетки, увеличивается потеря энергии с выходной скоростью, все эти факторы вызывают существенное снижение КПД ступени.

5.5. Расход рабочего тела.

При изменении режима работы турбины в общем случае, изменяются параметры рабочего тела, что приводит к изменению расхода. Здесь необходимо различать два основных случая: сверхкритический и докритический.

При сверхкритических режимах в одной из турбинных решеток можно записать

, , (5.12)

где

Принимая _I=₁₀ ,F_к = const получим

. (5.13)

Для идеального газа , поэтому

(5.14)

Приближенные равенства написаны в предположении. Что изменение температуры невелико. Из формул (5.13) и (5.14) следует, что при сверхкритических режимах расход определяется параметрами рабочего тела перед ступенью, он не зависит ни от частоты вращения, ни от степени реактивности, ни от давления за ступенью.

Если группа режимов является докритическими в обоих случаях, то для долевого и номинального режимов расход можно определить через параметры в выходном сечении сопловой решетки:

(5.15)

здесь под знаком радикала  – степень реактивности.

Обозначим через c_ф условную скорость вычислимую по располагаемой работе на ступень c_ф =, допустим,F₁=F₁₀ и =₀-, тогда

. (5.16)

Эта формула показывает, что изменение параметров (например, частоты вращения), вызывающее изменение степени реактивности влияет на расход рабочего тела. На долевых нагрузках, обычно, изменяется давление за ступенью, что сказывается на величине расхода, это может быть учтено через степень понижения давления в ступени .

, (5.17)

где m==0,951,3;

.

Из формулы (5.17) можно получить более простую, но достаточно точную формулу, наглядно показывающую влияние параметров рабочего тела на расход

(5.18)

Для частных случаев долевых режимов формулы (5.17) и (5.18) преобразуются в более простой вид.