Работа ступени при переменном режиме

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по курсу СД.Ф.2 «Турбины ТЭС и АЭС»

(8 семестр)

Направление: 140100 «Теплоэнергетика»

Специальность: 140101.65 «Тепловые электрические станции»

Форма обучения: Очная

Преподаватель: к.т.н., доцент Евгеньев И.В.

Лекция №1 РАБОТА СТУПЕНИ И ТУРБИНЫ ПРИ ПЕРЕМЕННОМ РЕЖИМЕ

Работа ступени при переменном режиме

Турбины проектируются и изготавливаются для работы в определённом расчётном режиме. Для этого расчётного режима рассчитываются все характеристики турбоустановки.

В процессе эксплуатации значительную часть времени турбины работают в переменном, т.е. нерасчётном режиме.

При изменении нагрузки турбины, а следовательно, и расхода пара, при отклонении параметров пара от номинальных режимные характеристики ступени Н₀, u/c_ф, r и т.п. могут значительно отличаться от расчётных.

В стационарных турбинах, работающих на электростанциях с постоянной частотой вращения, окружные скорости при изменении нагрузки турбины сохраняются постоянными. Тепловые же перепады при этом изменяются, причём в различных ступенях по-разному. Наибольшим изменениям подвергаются теплоперепады последних ступеней и регулирующих ступеней турбин с сопловым парораспределением.

Рассмотрим, как изменяется тепловой процесс ступени при изменении её теплоперепада. Предположим, что в основу подбора профилей и геометрических размеров сопловых и рабочих решёток рассматриваемой ступени были положены расчётные треугольники скоростей, показанные на рис.1 сплошными линиями.

Допустим, что при возникшем нерасчётном режиме теплоперепад этой ступени уменьшился. Значит, уменьшится и абсолютная скорость истечения пара из сопловой решётки с₁₁ < с₁ и возрастёт отношение скоростей u/c_ф.

Отложим из вершины треугольника вектор скорости с₁₁, вычтем геометрически из него неизменную окружную скорость u и получим новую относительную скорость входа пара на рабочие лопатки w₁₁, которая стала меньше расчётной скорости w₁, значительно отклонилась от первоначального направления и встречает входную кромку рабочих лопаток с отрицательным углом атаки d₁ = b₁ - b₁₁, т.е. поток пара ударяет в спинки лопаток, что приводит к значительным потерям энергии в каналах рабочих лопаток и снижению КПД ступени. Увеличение отношения скоростей u/c_ф сопровождается увеличением степени реактивности.

Зависимость степени реактивности r от отношения скоростей u/c_ф при небольших изменениях u/c_ф, когда – 0,1< D(u/c_ф)/(u/c_ф)₀ <0,2, можно принять линейной:

,

где индексами 0 отмечены величины при расчётном режиме, а буквой D - отклонения от расчётных. Чем меньше расчётная степень реакции тем больше её изменение при изменении u/c_ф.

Сокращение теплоперепада ступени сопровождается также уменьшением относительной скорости выхода пара из рабочей решётки w₂₁< w₂, что приводит к изменению значения и направления абсолютной скорости выхода c₂₁.

Натекание потока на входные кромки сопловой решётки последующей ступени при этом будет происходить с отрицательным углом атаки d₂ = a₂ - a₂₁, что также вызывает дополнительные потери в ней, которые можно ограничить, применяя скругленную входную кромку сопловой решётки.

В случае увеличения располагаемого теплоперепада возрастёт абсолютная скорость выхода пара из сопловой решётки с₁₁> с₁ и уменьшится отношение u/c_ф. Если скорость с₁₁ начнёт превышать скорость звука, поток пара будет отклонятся в косом срезе сопловой решётки. Увеличение скорости с₁₁ вызывает уменьшение угла b₁₁, и поток будет натекать с положительным углом атаки при входе в рабочую решётку. Это может вызвать отрыв потока на спинке профиля и значительный рост потерь в рабочей решётке. Давление перед рабочей решёткой понизится, степень реактивности уменьшится. Абсолютная скорость выхода пара из рабочей решётки увеличится с₂₁> с₂ и изменение её направления приведёт к тому, что натекание на сопловую решётку последующей ступени будет происходить с положительным углом атаки.

Дата добавления: 2015-07-20