3.12. Радиальные и радиально-осевые турбины

Помимо рассмотренных выше осевых турбин, в проточных частях которых поток пара движется вдоль оси ротора, широкое применение нашли радиальные и радиально-осевые турбины.

Радиальными называют такие турбины, в которых линии тока пара находятся в плоскости, перпендикулярной оси ротора. Если пар движется в направлении от периферии к оси ротора, такие турбины называют центростремительными; если от оси ротора к периферии – центробежными.

Радиально-осевыми называют такие турбины, в которых поток пара в сопловых лопатках направлен от периферии к оси турбины, а поток в рабочих лопатках имеет радиально-осевое направление.

Характерным примером центробежной паровой турбины является турбина Юнгстрема (рис. 48). На раздельные валы турбины насажены диски – . На боковых поверхностях дисков по окружностям постепенно возрастающего диаметра закреплены рабочие лопатки – . Пар в турбину подводится через отверстия в корпусе, отверстия в дисках и далее направляется к центральной камере. Отсюда он движется по радиусу от центра к периферии, расширяясь в каналах рабочих лопаток. При этом на валах турбины возникает сила, вращающая их в противоположные стороны. В такой конструкции турбины нет неподвижных сопел или направляющих лопаток. Вращающиеся рабочие лопатки одного диска являются направляющими лопатками для другого. Принцип одновременного вращения валов позволяет сделать турбину очень компактной и экономичной, так как окружная скорость каждого рабочего колеса относительно другого в два раза больше, чем у турбины с неподвижными направляющими лопатками. При таких высоких окружных скоростях каждая ступень может, при определенных условиях, сработать бóльший теплоперепад, чем ступень с неподвижными направляющими лопатками, что приводит к уменьшению общего числа ступеней в турбине.

Рис. 48. Схема центробежной турбины Юнгстрема.

– рабочие лопатки; – диски с рабочими лопатками.

В радиальных центростремительных турбинах (рис. 49.а) поток пара движется через сопловые и направляющие лопатки от периферии к оси ротора. В радиально-осевых ступенях (рис. 49.б) поток пара в соплах направлен перпенидикулярно оси ротора, в рабочие лопатки пар входит в радиальном направлении, совершает в них поворот, и выходит вдоль оси турбины.

Рис. 49. Радиальная и радиально-осевые турбины.

а – активно-реактивная турбина с радиальной центростремительной ступенью;

б – радиально-осевая центростремительная турбина;

в, г – радиально-осевые ступени с раздвоением потока пара:

с протяженной радиальной частью (в);

с безлопаточной поворотной камерой (г).

Рабочие лопатки радиально-осевых ступеней могут выполняться в следующих вариантах:

• с протяженной радиальной частью, выполненной в виде радиальных пластин и небольшой осевой частью (рис. 49.в);

• в виде ступеней, в которых радиальные пластины отсутствуют, а поворот потока пара осуществляется в безлопаточной поворотной камере с обтекателем (рис. 49.г)

Радиальные центростремительные и радиально-осевые ступени могут исполняться в однопроточном и двухпроточном исполнениях. В двухпроточных ступенях весь поток пара разделяется на два симметричных потока, каждый из которых направляется в свою проточную часть турбины. Радиальные и радиально-осевые ступени часто используют в качестве первой (регулировочной) ступени в двухпроточных турбинах с расходящимися потоками пара (рис. 53.б).