Тема 12: Конструктивные особенности выполнения последней ступени мощных конденсационных турбин

Конструктивное выполнение последней ступени конденсационной турбины представляет большой интерес, т.к. размеры проходных сечений этой ступени определяют максимальную мощность, на которую может быть построена турбина.

Как известно ,кВт.

Расход пара G - ограничивается пропускной способностью последней ступени (здесь наибольший объем пара).

Пропускная способность зависит от проточной площади последней ступени и удельного объема пара в ней.

В свою очередь

Величины D_{ср z} и ограничиваются условиями прочности рабочих.лопаток последней ступени из-за возникающей здесь большой центробежной силы. При работе турбины с 3000 об/мин и стальных рабочих лопатках предельные допустимые значения составляют D_{ср z}» 2,5 м и »1,0 м.

В результате, для однопроточной турбины с учетом уменьшения расхода пара на последней ступени за счет отборов максимальная возможная мощность составляет порядка 100 МВт.

Пути увеличения пропуска пара через последнюю ступень (а значит и увеличения единичной мощности турбоагрегатов):

1) разветвленный выхлоп пара в конденсатор;

Турбина выполняется двухкорпусной: с корпусами высокого и низкого давления. Корпус низкого давления делается двухпроточным (рис. 3.40). Рабочие лопатки последней ступени каждого протока выполнены с предельной пропускной способностью, т.е., пропуск пара и мощность турбоагрегата могут быть увеличены примерно вдвое.

Могут быть приняты два двухпроточных корпуса НД; возможный пропуск пара и мощность возрастают, соответственно, в четыре раза и т.д.

Рисунок 3.40 – Схема выхлопов турбины

2) полуторный выхлоп пара (ступень Баумана);

В этом случае принимаются рабочие лопатки предельной длины для предпоследней и последней ступеней, а после предпоследней ступени часть пара в обход последней ступени сбрасывается в конденсатор (рис. 3.41). Полуторный выхлоп может сочетаться с двойным потоком как например у турбин К-210-130.

Рисунок 3.41 – Схема ступени Баумана

3) двухвальные турбоагрегаты;

Турбоагрегат выполняется двухвальным (рис. 3.42) с пониженным числом оборотов ротора корпуса низкого давления (в практике США – в части высокого давления 3600 об/мин, низкого давления – 1800 об/мин).

Понижение числа оборотов позволяет при предельно допустимой величине центробежной силы в рабочих лопатках последней ступени увеличить их длину и средний диаметр, а значит и пропускную способность. Данный вариант применяется совместно с разветвленным выхлопом.

Рисунок 3.42 - Двухвальный турбоагрегат

4) применение легких металлов;

Применение легких металлов для изготовления рабочих лопаток последней ступени позволяет при допустимой величине центробежной силы увеличить длину лопаток. Предпочтение отдается сплавам на базе титана (плотность титана 4,5 против 7,85 для стали). Подобный вариант был принят для изготовления рабочих лопаток длиной 1200 мм отечественной турбины мощностью 1200 МВт.

5) увеличение угла b₂ на последней ступени;

Увеличение угла b₂ дает увеличение выходного сечения рабочей решетки и её пропускной способности.

В части высокого и среднего давления турбины угол b₂ обычно лежит в пределах 15… 19 градусов, а на последней ступени он принимается до 32 …33 градусов.

6)увеличение степени реакции на последней ступени;

В современных турбоагрегатах степень реакции в ступенях высокого и среднего давления обычно лежит в пределах 0,15…0,25, а на последней ступени доходит до 0,54…0,614. Это дает увеличение скорости W_2z и, при имеющейся проходной площади – увеличение пропускной способности.

7) повышение давления в конденсаторе;

Повышение давления на выхлопе из турбины дает уменьшение удельного объема пара и при имеющейся проточной площади – возможность увеличения массового расхода.

Обычно давление в конденсаторе находится на уровне 0,035 кгс/см², а в зарубежной практике в ряде случаев для мощных паротурбинных агрегатов эта величина составляет 0,07…0,105 кгс/см².

Это, естественно, дает снижение термического КПД и понижение общего КПД турбоагрегата, но при определенных условиях в целом оказывается выгодным.

Дата добавления: 2015-07-21