2)По характеру теплового процесса:

а) конденсационные - для выработки электроэнергии, незначительная часть пара может подаваться на тепловое потребление из нерегулируемых отборов (бойлера, сетевые подогреватели), но при этом основная часть пара идет в конденсатор;

б) теплофикационные- предназначены для совместной выработки электроэнергии и тепловой энергии, причем тепловая энергия является приоритетной. Теплофикационные могут быть с отборами пара и с противодавлением.

3)По параметрам пара:

а) докритического давления: -среднего давления Р=3,42 МПа; высокого давления Р=8,8 МПа, сверхвысокого давления Р=12,7 мПа;

б) сверхкритического давления Р=23,5 МПа

4)По числу часов использования:

а) базовые для круглогодичной, круглосуточной работы (80% от номинальной) 6000 - 7500 часов в году;

б) полупиковые -число часов использования от 4000-5000 часов в год (более маневренные)

в) пиковые -число часов использования 1500 - 2500 часов (газовые турбины, гидравлические) включаются 1 -2 раза в сутки.

5)По конструктивным особенностям:

а) по числу цилиндров (1-5) ЦВД, ЦСД, ЦНД;

б) одновальные и реактивные турбины двухвальные 1-ЦВД, ЦСД; 2 вал-ЦНД-тихоходный

в) активные и реактивные турбины дисковые и барабанные.

Маркировка турбин: К- конденсационная Т- теплофикационная ПТ- с производственным и отопительным отбором ПР- с производственным отбором и противодавлением КГ- с теплофикационным отбором и повышенным отбором пара в конденсатор Р- с противодавлением. Турбины Р и ПР - конденсатор не имеют.

Т - 50 /60 - 130 ПТ - 60/75 - 130/12 (производственный и теплофикационный отбор

мощность давление давление в производст.

ном. мах начальное отборе ( кгс/см)

ПР-12/15- 12,7/ 1,2/0,5

Противодавление и производственный регулируемый отбор

К- 500-60-1500 - тихоходная турбина

Об/мин

Элементы турбин

Фундаментная плита – опора для корпуса турбины и статора генератора. Создаёт м/у ними связь.

Корпус – разъёмный в горизонтальной плоскости, в части НД – вертикальный разъём

Упорные подшипники – обеспечивают определённое взаимное положение ротора и статора в осевом положении, воспринимают осевое давление ротора и не допускают перемещение его в осевом направлении. Бывают гребенчатые и сегментные.

Ротор – вращающаяся часть, состоит из вала, дисков, рабочих лопаток и др.

Лопатки – состоят из рабочей части и хвоста (ножки), который вставляется в паз диска. Лопатки связаны ленточным бандажом.

Цилиндр – часть турбины в одном корпусе и имеющая 1 ротор.

Стандартные параметры пара

- насыщенный пар (АЭС, х = 0,98 – 0,99);

- перегретый пар (х = 1);

среднее давление Р₀ = 29 бар, 35 бар, t = 435 ⁰С;

высокое давление Р₀ = 88 бар, t = 530⁰С;

сверхвысокое давление Р₀ = 127 бар, t = 550 – 565 ⁰С;

сверхкритическое давление Р₀ = 235 бар, t = 540 ⁰С.

№19

Схема и принцип работы осевой турбинной ступени. Процесс преобразования энергии в ступени, треугольники скоростей. Активные и реактивные ступени.

Турбинная ступень - совокупность неподвижной (сопловой) и вращающейся (рабочей) решеток.

В ступени происходит преобразование части общего теплоперепада турбины в работу.

Назначение сопловой решетки - преобразовать с минимальными потерями внутреннюю (потенциальную) энергию потока в кинетическую энергию кольцевых струй.

Назначение рабочей решетки - преобразовать кинетическую энергию в энергию вращения ротора.

Ступень турбины характеризуется средним диаметром ступени d и высотами сопловых ℓ₁ и рабочих лопаток ℓ₂.

Сопловые лопатки с одинаковым шагом установлены в диафрагме, представляющей собой разъемное по горизонтальному диаметру кольцо. Сопловые лопатки образуют кольцевую решётку. Каналы для прохода пара, образованные соседними лопатками называют сопловыми каналами или соплами.

Между вращающимся валом и неподвижной диафрагмой установлено уплотнение, допускающее малую долю протечки пара мимо сопловой решетки.

Рабочие лопатки с помощью хвостовиков набираются на диске с валом. Они образуют рабочую решетку, и образуют рабочие каналы, через которые проходят струи пара, выходящие из сопловой решётки. На периферии рабочих лопаток имеется ленточный бандаж с надбандажным уплотнителем, препятствующим протечке пара мимо рабочей решетки.

Ротор будет вращаться, если на каждую рабочую лопатку будет действовать окружная сила R_и, лежащая в плоскости диска и не проходящая через ось вращения вала. Тогда она будет создавать крутящий момент, вращающий ротор.

Пар в сопловой решетке расширяется от параметров P₀; h₀ до параметров P₁; h₁ в результате чего из сопловых каналов под малым углом к плоскости выходных кромок выходит кольцевая струя пара большой скорости. Эта струя обтекает профили рабочей решетки, образуя на их поверхностях распределение давления. Результирующая окружных проекций давления на вогнутой стороне профиля больше, чем на спинке, в результате чего возникает окружная сила r_и , вращающая диск, закрепленный на валу.

Процесс преобразования энергии в турбинной ступени

С остояние перед ступенью – точка О (пересечение р₀ и t₀). Параметры в точке О – статические параметры.

Пар расширяется от состояния с энтальпией при нулевой начальной скорости.

От точки О на is-диаграмме отложим вертикальный отрезок равный и получим точку . Процесс - процесс изоэнтропийного торможения. Параметры в точке - параметры торможения: .

При изоэнтропийном расширении в ступени от начальных параметров до давления р₂ его энтальпия уменьшается до значения i_2t.

h₀ – располагаемый теплоперепад ступени, кЖд/кг;

- располагаемый теплоперепад, подсчитанный по параметрам торможения, кДж/кг.

Реально процесс течения пара происходит с потерями, т.е. изоэнтропе 01 до P₁, а по ОА. Величина - потеря энергии в сопловой решётке. В результате на выходе из сопловой решётке действительная скорость с₁ будет меньше теоретической с_1t:

с₁=φ ∙ с_1t, где φ – коэффициент скорости, зависящий от качества профилирования сопловой решётки, её относительной высоты и режима работы. - потеря энергии в сопловой решётке.

- располагаемый теплоперепад сопловой решётки.

Если бы течение в рабочей решётке было изоэнтропийным, то процесс был бы А3: - располагаемый теплоперепад рабочей решётки.

Покидая сопловую решётку, пар со скоростью с₁ попадает в каналы рабочей решётки, которая движется с окружной скоростью u. Скорость пара относительно рабочих лопаток: .

Теоретическая скорость на выходе из рабочей решётки: .

Реально процесс течения в рабочей решётке происходит с потерями; идёт процесс по линии АВ и заканчивается при энтальпии i₂: - потеря энергии в рабочей решётке.

Потеря энергии в рабочей решётке - , где

ψ – коэффициент скорости; уменьшается с уменьшением относительной высоты решётки из-за роста концевых потерь и с увеличением угла поворота струи пара; = 0,9÷0,94.

Потеря с выходной скоростью - точка С.

ВС соответствует .

Полезная работа ступени - ℓ_ст – разность энтальпий в точках и С.

П редставление о режиме работы ступени и ее экономичности дают диаграммы векторов скоростей потока пара - треугольники скоростей. На рисунке схематически показано, как за счет расширения пара уменьшается его давление в сопловой решетке от Р₀ до Р₁. При этом если на входе в решетку скорость пара С₀ мала, то на выходе она существенно возрастет до значения С₁ и направлена под углом α₁. Скорость выхода пара из сопловой решетки изображается вектором С₁. Однако на профили движущейся решетки пар будет поступать не под углом α₁, а под другим углом, т.к. решетка вращается с окружной скоростью изображаемой вектором u. В результате пар натекает на рабочие лопатки под углом β₁ с относительной скоростью ω₁, равной разности векторов С₁ и u. Профили рабочих лопаток должны быть выбраны и установлены так, чтобы обеспечить безударный вход пара на рабочую решетку. Построенные таким образом векторы образуют треугольник называемый входным треугольником скоростей. Пар, поступив в каналы рабочей решетки, взаимодействует с ее профилями, создавая окружную силу r_и , вращающую диск. Покидает пар рабочую решетку с относительной скоростью ω₂ . Абсолютная скорость выхода пара С₂ представляет собой сумму векторов ω₂ и u. Она будет составлять угол α₂ с плоскостью вращения. Полученный треугольник векторов скоростей называется выходным треугольником скоростей. Отношение располагаемого теплоперепада рабочей решетки к теплоперепаду ступени, подсчитанному от параметров торможения, называется степенью реактивности ступени ρ= .

С тупени активного типа

В общем случае при течении пара ступени его расширение происходит как в сопловых (линия 0-1), так и в рабочих каналах (1-2)- рис. а.

Но можно ступень выполнить так, что бы давления перед и за рабочей решёткой были равными – рис б. При этом преобразование потенциальной энергии потока в кинетическую происходит лишь в сопловом аппарате. В рабочей решётке кинетическая энергия, превращается в энергию вращения только за счёт поворота потока. Такая ступень называется активной ступенью (мощность получается за счёт «активных струй пара»).

Расширение пара в рабочих каналах не происходит, по этому относительные скорости на входе и выходе будут равны: w₁ = w₂. И это означает, что каналы рабочей решётки должны быть постоянного сечения.

С тупени реактивного типа

Расширение пара будет и в сопловых и в рабочих решётках, т. е. Р₁ > Р₂ , для чего надо чтобы каналы рабочих решёток были суживающимися.

Ступень реактивного типа – теплоперепады на сопловой решётке h_oc и в рабочей решётке h_oр близки, сила действующая на лопатки и заставляющая ротор вращаться возникает е только за счёт поворота потока, но и за счёт силы реакции, возникающей из-за w₂ > w₁ (скорость выхода потока из рабочих каналов больше скорости в них).

Степень реакции – отношение располагаемого теплоперепада рабочей решётки к располагаемому теплоперепаду ступени подсчитанному от параметров торможения: .

Активные ступени ρ = 0; реактивные ступени ρ = 0,5.

№20