Реферат: Судовые паровые турбины и их эксплуатация

Рис. 3. Сопловая коробка ТВД судов типа «Ленинский комсомол», «Прага» (отдельно отлита и приварена): а — поперечное сечение; б — продольное сечение

Конструкции сопловых коробок весьма разнообразны. Крепление коробок в корпусе можно осуществлять различно. У турбин ЛОКЗа судов типа «Ленинский комсомол», «София» сопловые коробки вварены в верхнюю и нижнюю части корпуса.

Верхняя сопловая коробка (рис. 3) имеет три группы сопл со своими сопловыми клапанами. Пропускная способность сопл составляет 10, 20 и 30% расхода пара при нормальной мощности. Нижняя сопловая коробка имеет одну группу сопл с пропускной способностью 50% расхода пара.

Действительный процесс расширения пара в соплах. Потери в соплах. Пар, расширяясь в соплах, преодолевает ряд сопротивлений, на что затрачивается часть, кинетической энергии, приобретенной им. (Потери в соплах будут рассмотрены совместно с потерями на рабочих лопатках.) Поэтому действительная скорость с₁ выхода пара из сопла меньше теоретической с_1t Это уменьшение скорости можно учесть с помощью скоростного коэффициента сопла ф, который представляет собой отношение действительной скорости за соплом к теоретической ( = с₁ /c_{1 t} ):

с₁ =c_{1 t} ,

Кинетическая энергия пара, затраченная на преодоление вредных сопротивлений, преобразуется в тепловую, вследствие чего энтальпия пара массой 1 кг в выходном сечении сопла при том же давлении будп немного больше той, которую он имел бы при изоэнтропийном расширении (i₁ > i_lt ). Повышение энтальпии (i₁ — i_lt ) эквивалентно потере кинетической энергии в соплах, выраженной в тепловых единицах, и носит название потери q_c в соплах.

Если значение скоростного коэффициента  для данного сопла известно, то легко найти потерю в соплах:

q_с = c² _{1 t} /2 - c² ₁ /2 = c² _{1 t} - ^ c² _{1 t} ) /2 = (1 -^ c² _{1 t} /2)

где c² _{1 t} /2— кинетическая энергия при адиабатном процессе расширения;

c² ₁ /2— кинетическая энергия при действительном процессе расширения

c² _{1 t} /2= h_{a * c} , поэтому

q_с =(1 – j2) h_{a * c} = h_{a * c}

где  — коэффициент потерь энергии в соплах.

Потери при расширении пара в соплах (потери в сопловых решетках) у современных турбин невелики, = 0,93 -:- 0,98 и соответственно

 = 4 -:- 14%.

Потери в суживающихся соплах обычно меньше, чем в расширяющихся, поэтому в паровых турбинах обычно устанавливают суживающиеся сопла, у которых скорости истечения пара меньше критической.

Потери в соплах, а следовательно, коэффициент скорости ф зависят от качества поверхности сопл, поэтому поверхность сопл полируют, а при ремонтах очищают от отложений.

Процесс действительного расширения пара или газа в соплах изобразится в is-диаграмме не адиабатой (изоэнтропой) А₀ А_{1 t} а некоторой политропой А₀ А₁ (рис. 4).

Рис. 4. Действительный процесс расширения пара в соплах на is-диаграмме

Точку А₁ , характеризующую состояние пара при выходе из сопл, находят следующим образом. По изоэнтропе от точки А_1t вверх откладывают потерю в соплах q_c = i₁ — i_lt . Получив точку В₁ проводят через нее горизонталь до пересече­ния с изобарой конечного давления р₁ и находят точку А₁ . Обычно кривую процесса — политропу А₀ А₁ приближенно вычерчивают как прямую, соединяя точки А₀ и A₁

Схема работы пара в многоступенчатой реактивной турбине дана на рис. 6. Турбина состоит из корпуса 4, в котором укреплены неподвижные направляющие лопатки 3, и ротора 2, на котором размещены подвижные рабочие лопатки 1. Пар давлением р₀ подводится к кольцевому каналу 5 перед первым рядом направляющих лопаток. В этом ряду пар расширяется до давления р₁ и увеличивает свою скорость до значения с₁ . Проходя далее по первому ряду рабочих лопаток, пар продолжает расширяться. Абсолют­ная скорость пара на рабочих лопатках уменьшается до значения с₂ вследствие преобразования его энергии в механическую работу вращения лопаток. На направляющие лопатки второй ступени пар входит, имея абсолютную скорость с₂ .

Рис. 6. Многоступенчатая реактивная турбина

Здесь вследствие нового падения давления пар увеличивает свою скорость от с₂ до с₁ с которой поступает на второй ряд рабочих лопаток, и т. д., пока пар не пройдет все облопачивание и не будет использован весь располагаемый для работы турбины перепад энтальпий.

Вследствие разности давлений пара при входе на рабочие лопатки и при выходе с них и динамического усилия потока в турбине создается осевое усилие, стремящееся сдвинуть ротор в сторону движения пара. Для разгрузки этого усилия в передней части ротора установлен думмис (разгрузочный поршень) 6. Сущность действия думмиса заключается в том, что пространство перед ним сообщается при помощи трубы 7 с полостью отработавшего пара и таким образом создается разность давлений, действующая в сторону, противоположную направлению движения пара.

Реактивные турбины большой мощности с целью уменьшения длины лопаток их последних ступеней часто делают двухпоточными. В этом случае турбина будет уравновешенной в осевом направлении и необходимость в думмисе отпадает.

По сравнению с активными паровые реактивные турбины менее выгодны в случае применения пара высокого давления. Поскольку такой пар имеет малый удельный объем, это приводит к необходимости применять лопатки незначительной высоты, но с относительно большими радиальными зазорами, а это ведет к большим потерям от протечки пара через зазоры.

В случае же применения пара низкого давления в реактивной турбине относительные значения радиальных зазоров получаются небольшими. При этом и потери на протечки незначительны, и к. п. д. немного выше, чем у активной турбины.