Классификация паровых турбин.

Паровая турбина – это тепловой двигатель, в котором потенциальная энергия пара сначала превращается в кинетическую, а затем кинетическая энергия – в механическую энергию и работу на валу турбины.

Турбинная установка – совокупность турбины, конденсационной установки, арматуры и трубопроводов в пределах турбинной установки.

В зависимости от конструктивных особенностей, характера теплового процесса, параметров свежего и отработавшего пара и использования в промышленности паровые турбины можно подразделить на следующие основные типы:

1. По числу ступеней:

а) одноступенчатые турбины с одной или несколькими ступенями скорости, обычно небольшой мощности; эти турбины применяются главным образом для привода центробежных насосов, вентиляторов и других аналогичных механизмов;

б) многоступенчатые турбины активного и реактивного - типов; изготовляются малой, средней и большой мощностей.

Под турбинной ступенью (рис. 2.6) понимается совокупность неподвижного ряда сопловых лопаток, в каналах которых ускоряется поток пара или газа, и подвижного ряда рабочих лопаток, в которых энергия движущегося пара или газа преобразуется в механическую работу на вращающемся роторе

2. По направлению потока пара:

а) осевые турбины, в которых поток пара движется вдоль оси турбины;

б) радиальные турбины, в которых поток пара движется в плоскости, перпендикулярной оси вращения турбины; одна или несколько последних ступеней мощных радиальных конденсационных турбин выполняются осевыми.

3. По числу корпусов (цилиндров);

а) однокорпусные (одноцилиндровые);

б) двухкорпусные (двухцилиндровые);

в) трехкорпусные (трехцилиндровые*);

г) четырехкорпусные (четырехцилиндровые).

Одноцилиндровой паровую турбину удается выполнить только в некоторых случаях.

1) Если общий теплоперепад турбины H₀ достаточно большой, то для его рационального использования потребуется много ступеней. При этом, если выполнить турбину в одном цилиндре, то потребуется очень длинный ротор с большим расстоянием между опорными подшипниками. Ротор турбины будет гибким, и его вибрационные характеристики будут неудовлетворительными. Поэтому при большом теплоперепаде расширение пара осуществляют в нескольких цилиндрах (корпусах), ротора которых имеют умеренную длину и опираются на свои подшипники.

Располагаемый теплоперепад H₀ определяется параметрами пара перед турбиной и за ней. Поэтому турбины с противодавлением всегда выполняют одноцилиндровыми.

2) Другим параметром, определяющим число цилиндров, является объемный расход пара через последнюю ступень. Чем больше мощность турбины Рэ и чем меньше давление р_к в конденсаторе, тем при выбранных начальных параметрах больше объемный расход пара на выходе из турбины. Для пропуска этого количества пара требуется кольцевая площадь выхода,

Ω = π d l₂=G_к V_к / c_2а

D - средний диаметр последней ступени

l₂ – высота рабочих лопаток последней ступени

определяемая допустимой по соображениям экономичности потерей с выходной скоростью за последней ступенью. С другой стороны, выполнить ступень с большим диаметром и большой высотой лопатки невозможно, так как большие центробежные силы приведут к отрыву лопатки. Поэтому по достижению паром при его расширении определенного объема его разделяют на несколько потоков. В простейшем случае таких потоков будет два и их конструктивно объединяют в отдельный двухпоточный цилиндр низкого давления (ЦНД), схема которого показана на рис. 2.36.

Для мощных конденсационных турбин, работающих длительное время с полной нагрузкой, число двухпоточных ЦНД может достигать трех (например, в турбинах ЛМЗ К-800-23,5 и К-1200-23,5). В теплофикационных турбинах, даже весьма большой мощности, больше одного ЦНД не делают, так как конденсационный режим работы таких турбин реализуется только в относительно короткое летнее время, а в остальное время турбина работает в режи­ме противодавления с минимальным пропуском па­ра в последние ступени турбины. Поэтому целесообразнее сэкономить на изготовлении турбины, выполняя ее с одним ЦНД, хотя и несколько потерять на расходе топлива при летнем режиме эксплуатации.

К многоцилиндровой конструкции естественным путем приводит и использование промежуточного перегрева пара, когда пар выводится из турбины в котел и затем возвращается в турбину. Конструктивно это проще всего осуществить, выполняя цилиндр высокого (ЦВД) и среднего давлений (ЦСД).

Из теплофикационных турбин наибольшее число цилиндров имеет турбина Т-250/300-23,5 ТМЗ. Она имеет четыре цилиндра: ЦВД, два ЦСД и ЦНД.

Рис. 2.36. Конструктивная схема двухпоточного ЦНД

Дата добавления: 2015-07-20