5.1. Общая характеристика нерасчетных режимов.

Номинальный режим работы турбины обычно совпадает с полной загрузкой. Поэтому нерасчетные режимы в основном являются режимами долевых или частичных нагрузок, которые охватывает широкую область режимов от номинальной мощности (100%) до нуля (N=0). Исключение составляют перегрузочные режимы (от 100 до 110% номинальной мощности).

В судовых турбинах с уменьшением мощности обычно уменьшается располагаемая работа, расход рабочего тела и число оборотов. Это справедливо и для каждой ступени в отдельности, за исключением регулировочной, требующей специального рассмотрения.

На долевых нагрузках сохранят силу уравнения расхода, энергии, количества движения и другие, но геометрия турбинных решеток остается неизменной. Поэтому для режимов, отличных от расчетного, особую роль играют вопросы соответствия формы канала характеристикам потока. Несоответствие геометрии решеток и параметров рабочего тела приводит к перестройке течения, к ограничению пропускной способности решеток, а следовательно, всей турбинной ступени и группы ступеней. Обычно перестройка потока сопровождается добавочными потерями энергии, которые могут существенно превышать потери на номинальном режиме. Важную ограничительную роль играют критические режимы течения.

5.2 Работа ступени при неизменной располагаемой работе.

Рассмотрим режим работы когда , но. В связи с неизменностью располагаемой работы примем, что и степень реактивности неизменна. В связи с уменьшение мощности понижается частота вращения рабочей решетки. Таким образом с₁=с₁₀, ₁ = ₁₀, u < u₀, ₁ <₁₀. На рис. 11 а) представлен треугольник скоростей при уменьшении мощности. Если на номинальном режиме имело место безударное обтекание рабочих лопаток, то при уменьшении мощности появится положительный угол атаки, который будет увеличиваться с уменьшением окружной скорости u.

На выходе из рабочей решетки на измененном режиме произойдет уменьшение относительной скорости w₂. Из уравнений расхода следует:

; . (5.1)

тогда

. (5.2)

а – ;б -.- номинальный режим; --- изменный режим.

У всех ступеней в группе, кроме первой. площадь проходного сечения неизменная (F₂ = F₂₀). Соотношение удельных объемов, входящее в уравнение (5.2) можно найти из уравнения политропного процесса, предполагая, что показатель условного политропного процесса n изменяется незначительно.

. (5.3)

Для конденсационных турбин справедлива формула А. Стодолы.

. (5.4)

рис. 11. Треугольники скоростей при изменении режима:

Учитывая (5.4) и положив F₂=F₂₀ уравнение (5.2) можно переписать

, (5.5)

где .

Показатель условной политропы n лежит в пределах 1,081,12 для насыщенного пара, 1,151,25 – для перегретого пара, 1,201,33 – для воздуха. Таким образом m=0,070,025, следовательно относительная скорость w₂ изменяется в туже сторону, что и расход, но существенно медленнее. При увеличении мощности (рис.11, а) с₂<c₂₀ и ₂ <₂₀. В связи с понижением скорости w₂ и повышением w₁ из уравнения энергии рабочего колеса

, (5.6)

при L₀=L₀₀ следует, что степень реактивности должна уменьшиться, т.е.  <₀