В турбинах с сопловым парораспределением первая ступень, работающая с изменяющейся степенью парциальности при изменении расхода пара, называется регулирующей. Сопла регулирующей ступени объединены в группы, расположенные в сопловых коробках. Каждая сопловая коробка сообщается со своим регулирующим клапаном. Обычно турбина имеет четыре регулирующих клапана, следовательно, четыре сопловых коробки, четыре группы сопел. При сопловом парораспреде-лении регулирующие клапаны работают последовательно, поэтому по мере открытия или прикрытия клапанов изменяется число активных сопел, следовательно, изменяется степень парциальности ступени. И даже при всех полностью открытых клапанах степень парциальности регулирующей ступени меньше единицы за счет промежутков между сопловыми коробками. Регулирующая ступень конструктивно отделена от последующих ступеней. Это обеспечивает интенсивное перемешивание пара и относительно равномерное распределение его по окружности последующих ступеней, что способствует их нормальной работе. На регулирующую ступень назначается повышенный теплоперепад. Регулирующие ступени могут иметь один или два ряда рабочих лопаток. Отсюда их название: одно- или двухвенечные. Каждый тип имеет свои достоинства и недостатки. Одновенечная ступень при расчетном режиме имеет более высокий КПД (η oi = 0,78–0,82), чем двухвенечная, но при частичных нагрузках её КПД падает более интенсивно. КПД двухвенечной ступени ниже (η oi = 0,75–0,78), но устойчивее при частичных нагрузках. Двухвенечная ступень способна переработать значительно более высокий теплоперепад, чем одновенечная, что позволяет снизить число нерегули-руемых ступеней турбины, упростить её конструкцию, а также снизить утечку пара через переднее концевое уплотнение. Высокий теплоперепад двухвенечной ступени способствует увеличению удельного объема пара в первых нерегулируемых ступенях, что обеспечивает увеличение высоты лопаток и степени парциальности. А это, в свою очередь, повышает КПД этих ступеней. Кроме того, высокий теплоперепад двухвенечной ступени обеспечивает снижение температуры пара, что позволяет применять более дешевые стали для головной части турбины. С другой стороны, высокий теплоперепад, назначаемый на двухвенечную ступень с пониженным КПД, приводит к некоторому снижению КПД всей турбины. Для одновенечных ступеней со средним диаметром 1,0–1,1 м оптимальное значение тепло-перепада составляет 80–120 кДж/кг, а для двухвенечных – 150–250 кДж/кг.

Тип регулирующей ступени, а, следовательно, и теплоперепад, выби-раются в зависимости от типа и назначения проектируемой турбины. Турбина большой мощности, которую целесообразно использовать как базовую, должна иметь максимальный КПД на расчетном режиме. Для неё следует выбирать одновенечную регулирующую ступень, хотя это приве-дет к некоторому усложнению и удорожанию конструкции. Турбина малой мощности может проектироваться как полупиковая, или пиковая. Здесь большое значение имеет устойчивость её КПД при нерасчетных режимах и более низкая стоимость. Поэтому для такой турбины следует выбирать двухвенечную ступень . На практике двухвенечные ступени приме-няются в турбинах малой мощности, в турбинах с противодавлением и с регулируемыми отборами пара.

Для выбранного типа регулирующей ступени задаются характерис-тическим отношением скоростей U /C a (отношением окружной скорости к фиктивной), которое определяет уровень КПД проектируемой ступени. Для одновенечных ступеней его оптимальное значение обычно составляет (U /C a ) opt = 0,4–0,43, а для двухвенечных – (U /C a ) opt = 0,26–0,33 (бóльшие значения – для мéньших теплоперепадов ). Парциальный подвод, а также малая высота лопаток несколько снижают (U /C a ) opt .

Выбранный теплоперепад регулирующей ступени откладывается на диаграмме H –S от точки (рис. 2, 3), после чего оцениваются размеры ступени в следующем порядке:

фиктивная скорость, м/с:

;

окружная скорость, м/с:

;

средний диаметр ступени, м:

где n = 3000 об/мин.

Минимальное значение d рс = 0,8 м, максимальное – 1,1 м; если диаметр выходит из этого интервала, следует перезадаться теплоперепадом или значением (U /C a ) opt ;

теплоперепад сопловой решетки, кДж/кг:

где ρ Т – суммарная степень реактивности; для одновенечных ступеней ρ Т = 0,03–0,07, для двухвенечных – ρ Т = 0,06–0,12;

абсолютная теоретическая скорость истечения из сопел, м/с:

проходная площадь сопловой решетки, м 2:

где – удельный объем за сопловой решеткой регулирующей ступени, м 3 /кг, рис. 3; μ 1 – коэффициент расхода сопловой решетки, первоначально принимается μ 1 = 0,97;

В качестве регулирующей степени в современных паровых турбинах с сопловым (количественным) парораспределением применяют двух или трехвенечные ступени скорости или одновенечную степень давления.

Двухвенечная ступень представляет собой 2 ряда рабочих лопаток, которые размещены на одном рабочем колесе. Сопла же размещены только перед первым рядом рабочих лопаток, а между первым и вторым рядом рабочих лопаток размещаются направляющие лопатки, служащие только для изменения направления движения потока.

Применение одновенечной или двухвенечной регулирующей ступени обуславливаются экономическими и конструктивными соображениями.

Одновенечная ступень при расчетном режиме имеет более высокий КПД чем двухвенечная, однако при переменных нагрузках КПД ее изменяет более резко. Двухвенечная регулирующая ступень скорости на расчетном режиме имеет более низкий КПД, чем одновенечная, однако при переменных нагрузках КПД ее более устойчив. Двухвенечная ступень перерабатывает значительно большие теплоперепады, чем одновенечная, что приводит к сокращению числа нерегулируемых ступеней, уменьшение длины и упрощение конструкции турбины в целом, позволяет уменьшить утечки пара через переднее концевое уплотнение.

С другой стороны, большой тепловой перепад, приходящийся на 2 - венечную ступень, приводит к снижению КПД всей турбины, так КПД регулирующей ступени ниже, чем регулируемых ступеней давления. Выбор типа регулирующей ступени во многом зависит от объемного расхода пара на турбину.

Применение турбин только с многовенечными ступенями скорости оправданно при необходимости использования больших перепадов тепла при минимальном числе ступеней (это приводы вспомогательных механизмов, резервных, когда вопросы минимальной стоимости, компактности и простоты конструкции являются более важными, чем повышение КПД - это, например, механизмы периодического действия).

Регулирующая ступень, как правило, выполняется по активному принципу, позволяет осуществлять в них парциальный подвод пара, что позволяет, в свою очередь осуществлять сопловое парораспределение, дающее во всех условиях лучшие эксплуатационные показатели, чем другие типы парораспределения.

Определение среднего диаметра регулирующей ступени

Диаметр регулирующей ступени определяется величиной теплового перепада и отношением. Отношение окружной скорости U к фиктивной (установленной) изоэнтропной скорости, вычисляемой по располагаемому теплоперепаду на всю ступень, можно определить по графику .

Фиктивная изоэнтропная скорость пара подсчитывается по располагаемому теплоперепаду ступени:

Окружная скорость вращения диска по среднему диаметру ступени:

Средний диаметр ступени:

где n - число оборотов ротора турбины, n=3000 об/мин;

Расчет сопловой решетки

Определение типа сопловой решетки

1. Располагаемый тепловой перепад сопловой решетки:

где - располагаемый тепловой перепад регулирующей ступени, кДж/кг;

степень реакции ступени, для одновенечной ступени: % = 0,1

2. Теоретическая скорость пара на выходе из сопловой решетки при изоэнтропном расширении:

3. Число Маха для теоретического процесса в соплах:

где а 1t - скорость звука на выходе из сопловой решетки при изоэнтропном истечении

где К - показатель изоэнтропы, К=1,3 для перегретого пара;

давление пара за соплами (рис 1), Па;

теоретический удельный объём пара за соплами (рис 1), м 3 /кг.

Число Маха, подсчитанное по формуле, может быть проверено по графику рис. 2.4 , где оно дано в функции относительного конечного давления за соплами:

4. Форма профиля канала в первую очередь определяется безразмерной скоростью потока М1t (число Маха). По величине М1t выбирается тип решетки. М1tприменяются профили решеток с суживающимися каналами.

Расчет суживающихся сопл

1. Определяем выходное сечение суживающихся сопл:

G ут - количество пара, утекающее через переднее концевое уплотнение турбины, кг/с;

теоретический удельный объём пара за соплами, м 3 /кг;

Коэффициент расхода сопловой решетки, принимается равным 0,97 (для пара практически с любым перегревом);

Теоретическая скорость пара на выходе из сопловой решетки при изоэнтропном расширении, м/с.

2. Произведение степени парциальности ступени на высоту сопловой решетки:

где - степень парциальности ступени, представляет собой долю рабочих лопаток от общего числа, которые в данный момент времени находятся против сопл подачи пара на рабочее колесо;

l 1 - высота сопловой решетки, мм;

d pc - средний диаметр регулирующей ступени, м;

Выходной угол сопл выбирается из таблицы 2.1 .

3. Оптимальная степень парциальности для одновенечной ступени:

Значение должно подставляться в сантиметрах.

4. Высота сопловой решетки:

5. Потери тепла в соплах:

где - располагаемый тепловой перепад сопловой решетки, кДж/кг;

Скоростной коэффициент сопловой решетки, принимается в зависимости от l 1 (рис 2.5) , =0,962.

6. Тип профиля сопловой решетки выбирается по известным М1t=0,647 и =14о из приложения 2 .

Тип профиля сопловой решетки: С-90-15А

7. По характеристике выбранной решетки принимается относительный шаг tопт:

Шаг решетки:

где t опт - оптимальный относительный шаг (приложение 2 ), t опт =0,80;

b - хорда профиля (приложение 2 ), b=5,15 см = 51,5 мм;

8. Выходная ширина канала сопловой решетки:

9. Число сопел:

Расчет одновенечной регулирующей ступени

1. Степень реакции, принятую ранее (2.2), следует распределить по венцам:

где степень реакции первого венца рабочих лопаток;

2. Тепловой перепад, используемый в соплах (), откладывается от точки.

Тепловой перепад, используемый на лопатках:

откладывается согласно распределению степени реакции по лопаточному аппарату ступени, для построения процесса расширения пара в диаграмме через концы отрезков проводятся изобары.

Построение треугольников скоростей и определение всех их элементов дает возможность выбрать типы профилей лопаточных решеток, определить потери в лопаточном аппарате, относительный лопаточный КПД, шаг и количество лопаток.

3. Выходной треугольник скоростей первого венца строится по углу, скоростям С1 и U в масштабе 1 мм. - 5 м/с.

где - берем из таблицы 2;

U - окружная скорость вращения диска;

С 1 - абсолютная скорость пара на выходе из сопловой решетки:

Коэффициент скорости сопловой решетки, =, принимаем равным 0,95;

Теоретическая скорость пара на выходе из сопловой решетки при изоэнтропном расширении, м/с;

4. Графически из входного треугольника скоростей определяем величину относительной скорости на входе в рабочую решетку первого венца и угол (рис 3) и проверяем по формулам:

5. Для выходного треугольника скоростей определяем угол на выходе из рабочей решетки первого венца:

6. Выходная высота рабочей решетки равна входной высоте:

Выходная площадь рабочей решетки:

где G - расход пара на турбину, кг/с;

V 2t - удельный объём пара за рабочей решеткой первого венца, определяется в результате построение процесса расширения пара в is-диаграмме, которое производится следующим образом. От конца теплового перепада в соплах вверх откладывается величина потерь в соплах (отрезок ав), через точку «в» проводится линия энтальпии - константа до пересечения с изобарой (точка с). Располагаемый перепад на рабочей решетке первого венца будет равен отрезку сd. Значение V 2t берется по изохоре в точке d.

V 2t =0,052 м 3 /кг;

Коэффициент направляющей решетки, определяется по (рис 2.6) в зависимости от степени реакции и состояния пара, =0,942;

Теоретическая относительная скорость пара на выходе из рабочей решетки первого венца:

Действительная относительная скорость на выходе из рабочей решетки первого венца:

где - скоростной коэффициент, определяется в зависимости от l 2 величины углов и по графику (рис 2.9) , =0,873.

По определенным и строится входной треугольник скоростей.

Из выходного треугольника скорости определяется абсолютная скорость выхода пара С 2 и угол выхода потока в абсолютном движении графически проверяются по формулам:

7. Определяем потери тепла в рабочей решетке первого венца:

8. Определяем потери тепла с выходной скоростью:

9. Выбор профилей лопаточных решеток производится по известным углам и, и числом Маха. Типовые ступени скорости приведены в приложении.

где - скорость звука в изоэнтропном процессе на выходе из решеток первого венца:

где К =1,3 (для перегретого пара);

Па, (рис 2);

м 3 /кг, (рис 2).

10. По относительным шагам решеток определяются шаги t:

• а) сопловой решетки: мм, профиль С-90-15А
• б) рабочей решетки первого венца: мм, профиль Р-26-17А

b c , - хорды выбранного профиля соответствующей решетки.

11. Количество лопаток для любой решетки:

Полученные значения округляем до ближайшего целого числа.

• 12. Относительный лопаточный КПД ступени:
  • а) по потерям энергии в проточной части:

б) по проекциям скоростей:

Тепловой расчет ступени выполнен правильно, т.к. величины КПД, вычисленные по данным формулам, должны иметь расхождения не более 1 - 2 % (0,01-0,02).

13. Определяем потери тепла на трение и вентиляцию:

где N ТВ - мощность, затраченная на трение и вентиляцию, кВт.

Коэффициент, зависящий от состояния пара для насыщенного и влажного пара; для перегретого пара;

V cp = V 2t =0,052 м 3 /кг - удельный объём пара на выходе из сопла;

Опт - степень парциальности при впуске пара;

G - расход пара на турбину.

В is-диаграмме, откладывая потери тепла на трение и вентиляцию, и потери с выходной скоростью находим использованный теплоперепад на регулирующую ступень. На рис. 2 равны отрезку zк, - отрезку уz. Точка «О» - точка конца процесса в ступени.

Расчет одновенечной ступени сводится в таблицу 2.

Таблица 2. Сводная таблица расчета одновенечной ступени скорости

	Наименование			Примечание
Сопловые	1го венца
	Расход пара
	Средний диаметр
	Окружная скорость
	Начальное давление
	Начальная температура
	Располагаемый теплоперепад ступени
	Степень реакции			Принимается
	Располагаемый теплоперепад решетки
	Давление пара за решеткой				По диаграмме рис. 2.7
	Удельный объем пара за решеткой
	Коэффициент расхода			По рис. 2.6
	Выходная площадь
	Угол входа
	Угол выхода
	Профиль решетки
	Степень парциальности		Определяется как
	Хорда профиля
	Относительный шаг
	Число лопаток
	Коэффициент скорости
	Действительная скорость выхода
	Потеря энергии в решетке
	Потеря с выходной скоростью
	Относительный лопаточный КПД		Величина?о двум способам подсчета
	Потери на трение диска
	Использованный теплоперепад

Регулирующая ступень турбины

Ступень турбины с изменяемым проходным сечением соплового аппарата

Смотреть все термины ГОСТ 23269-78. ТУРБИНЫ СТАЦИОНАРНЫЕ ПАРОВЫЕ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Источник: ГОСТ 23269-78. ТУРБИНЫ СТАЦИОНАРНЫЕ ПАРОВЫЕ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

• - одно из понятий всякой эволюционной теории, обозначающее отрезок в процессе развития, который характеризуется каким-то изменением, иным состоянием. Такие ступени имеются как в индивидуальном, так и в общем развитии...

  Начала современного Естествознания

• - Регулирующая арматура Промышленная трубопроводная арматура, предназначенная для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения ее расхода. Смотреть все термины ГОСТ 24856-81. АРМАТУРА ТРУБОПРОВОДНАЯ...

  Словарь ГОСТированной лексики

• - Совокупность ряда расположенных по окружности каналов, образованных направляющими лопатками или соплами, и следующего за ним вращающегося ряда каналов, образованных рабочими лопатками, с элементами установки,...

  Словарь ГОСТированной лексики

• - Двухвенечная ступень турбины Ндп. Ступень скорости, Ступень Кертиса Ступень турбины, в которой пар в первом неподвижном ряду каналов расширяется до заданных параметров и образующаяся кинетическая энергия...

  Словарь ГОСТированной лексики

• - Осевая ступень турбины Ступень турбины, в которой поток пара, совершая работу, движется по поверхностям, близким к цилиндрическим Смотреть все термины ГОСТ 23269-78. ТУРБИНЫ СТАЦИОНАРНЫЕ ПАРОВЫЕ...

  Словарь ГОСТированной лексики

• - Радиальная ступень турбины Ступень турбины, в которой поток пара, совершая работу, движется в радиальном направлении по поверхностям, перпендикулярным оси вращения ротора турбины Смотреть все термины ГОСТ 23269-78...

  Словарь ГОСТированной лексики

• - Радиально-осевая ступень турбины Ступень турбины, в которой поток пара, совершая работу, изменяет направление движения от радиального к осевому Смотреть все термины ГОСТ 23269-78. ТУРБИНЫ СТАЦИОНАРНЫЕ ПАРОВЫЕ...

  Словарь ГОСТированной лексики

• - совокупность вращающегося и неподвижного лопаточных венцов...

  Энциклопедия техники

• - Британская саморегулирующая организация, созданная в соответствии с Законом о финансовых услугах для регулирования деятельности организаций, занимающихся куплей-продажей ценных бумаг и...

  Экономический словарь

• - Саморегулирующая организация в Великобритании, отвечающая за регулирование деятельности организаций, предлагающих услуги по страхованию жизни, и паевых доверительных инвестиционных фондов в...

  Экономический словарь

• Большой бухгалтерский словарь

• - трубопроводная арматура, предназначенная для регулирования расхода транспортируемых продуктов и поддержания заданного давления в трубопроводной сети - регулираща тръбопроводна арматура - regulační potrubní armatura -...

  Строительный словарь

• - часть оросительной или осушительной сети, предназначенная для регулирования влажности почвы - регулираща мрежа - meliorační síť - Wasserregulierungsnetz - szabályozó hálózat - тохируулга шугам сүлжээ - sieć regulująca - reţea de regularizare - mreža za...

  Строительный словарь

• - запись, совершаемая в конце отчетного периода для отражения операций, которые по определенным причинам не были записаны или были неправильно записаны в течение этого периода...

  Словарь бизнес терминов

• - См.: саморегулирующая организация...

  Словарь бизнес терминов

• - побудительная функция цены, способность изменений в ценах повлечь за собой изменение величины спроса на продукты и ресурсы, а также объема их предложения...

  Большой экономический словарь

"Ступень турбины регулирующая" в книгах

Турбины

Из книги Густав Лаваль автора Гумилевский Лев Иванович

Турбины В то время, как часть изобретателей всех стран и многих поколений работала над созданием двигателей с прямолинейно-возвратным движением, другая часть их, направляясь по иному пути, трудилась над созданием двигателей без цилиндра и поршня, двигателей с

Паровые турбины не для авиации

Из книги «Пламенные моторы» Архипа Люльки автора Кузьмина Лидия

Паровые турбины не для авиации Нельзя сказать, что над применением газовой турбины для самолетов в нашей стране до этого никто не думал. Теоретическое обоснование применения газовой турбины в авиации в 1935 году дано профессором Уваровым. Им же в Москве был разработан

VI. Религиозные акты и регулирующая сила закона

Из книги автора

VI. Религиозные акты и регулирующая сила закона До сих пор речь шла главным образом об экономических отношениях, так как гражданское право у дикарей, как и у нас, касается в основном собственности и богатства. Но и в любой другой сфере племенной жизни можно найти правовые

Запорно-регулирующая арматура

Из книги Отопление и водоснабжение загородного дома автора Смирнова Людмила Николаевна

Запорно-регулирующая арматура

НЕВОЗВРАТНЫЕ ТУРБИНЫ

Из книги НИКОЛА ТЕСЛА. ЛЕКЦИИ. СТАТЬИ. автора Тесла Никола

НЕВОЗВРАТНЫЕ ТУРБИНЫ Но их кардинальный недостаток - это их невозвратность, которая вынуждает для заднего хода использовать отдельные турбины. Все это, помимо высоких расходов и значительных потерь на трение, налагает узкие ограничения на температуру рабочего тела.

2. Турбины

автора Гумилевский Лев Иванович

2. Турбины ФурнейронБурден знал о работах своего ученика, хотя Фурнейрон держал их в секрете. Из опытных моделей Фурнейрона одна - мощностью в шесть лошадиных сил - казалось, отвечала всем требованиям конкурса. Оставалось только разрешить задачу о регулировании ее хода.

Глава шестая. Турбины

Из книги Создатели двигателей [илл. Е.Ванюков] автора Гумилевский Лев Иванович

Глава шестая. Турбины

3. Многоступенчатые турбины

Из книги Создатели двигателей [илл. Е.Ванюков] автора Гумилевский Лев Иванович

3. Многоступенчатые турбины Рато«Чтобы иметь успех и избежать ошибок в области прикладной механики, все ваши поиски должна сопровождать математика!»Молодой человек, неустанно повторявший эти слова своим ученикам, был самым юным профессором в мире. Ему шел двадцать

4. Газовые турбины

Из книги Создатели двигателей [илл. Е.Ванюков] автора Гумилевский Лев Иванович

4. Газовые турбины Общий трудКак только выяснились преимущества паровой турбины над паровой машиной, так тотчас же появились теоретические исследования о рабочем процессе газовой турбины и начались практические опыты ее осуществления. Проблема газовой турбины

Какова нормативная база, регулирующая вызывное производство?

Из книги Гражданский процесс в вопросах и ответах автора Власов Анатолий Александрович

Какова нормативная база, регулирующая вызывное производство? Восстановление прав по утраченным ценным бумагам в порядке особого производства характерно тем, что здесь учитываются и защищаются интересы всех предполагаемых субъектов как имущественных, так и

§ 1. Регулирующая роль государства США в сфере экономики и социальных отношений

Из книги История государства и права зарубежных стран. Часть2 автора Крашенинникова Нина Александровна

§ 1. Регулирующая роль государства США в сфере экономики и социальных отношений К концу XIX - началу XX в. Америка превращается в страну классического корпоративного капитализма, в которой без всяких ограничений действовали гигантские тресты, монополии, ограничивающие

Точка, регулирующая жировые отложения на животе

Из книги Точечный массаж для снижения веса автора Медведев Александр Николаевич

Точка, регулирующая жировые отложения на животе Для уменьшения объема живота в качестве дополнительной точки используется точка Да-чан-шу (рис. 20). Рис. 20Точка Да-чан-шу располагается на уровне промежутка между остистыми отростками четвертого и пятого поясничных

Разнос турбины

Из книги Катастрофы под водой автора Мормуль Николай Григорьевич

Разнос турбины 20 ноября 1965 года атомная ракетная подводная лодка «К-74» проекта 675 (по классификации НАТО - «Эхо-1») отрабатывала задачи в полигонах боевой подготовки Северного флота. Материальная часть исправна, замечаний нет. Уверенно выполнив все предусмотренные Курсом

Контролирующая и регулирующая функция стилей

Из книги Невротические стили автора Шапиро Дэвид

Контролирующая и регулирующая функция стилей Сначала психоанализ исследовал природу и развитие инстинктивных влечений, а затем обратился к вопросу о том, как сдерживается и контролируется напряженная потребность, требующая немедленного

Сила, регулирующая систему

Из книги Инки. Быт. Культура. Религия автора Боден Луи

Сила, регулирующая систему Теперь, когда мы достаточно подробно ознакомились со структурой государства инков, можно суммировать главные итоги. Основная масса населения была организована для производства продуктов либо в форме продовольствия, получаемого с