Управление кадров и социальной политики
Государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
ИРКУТСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ
УТВЕРЖДАЮ
Председатель ЦК ____________________ «____»__________2004г.
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тепловой расчет турбины ПТ-25-90/11
(название)
Лист утверждения
КП.1093.1005.2004.ЛУ
(обозначение)
Руководитель Разработал студент
Козловская Н.И.Харламов А. И.
(подпись) (И.О. Фамилия) (подпись) (И.О. Фамилия)
«____»__________2004г «____»__________ 2004г
| N | Формат | Обозначение | Наименование | Кол-во листов | N-экз. | Примечание | |||||||
| Документация общая | |||||||||||||
| Вновь разработал | |||||||||||||
| А4 | КП.1093.1005.2003.ЛУ | Лист утверждения | |||||||||||
| А4 | КП.1093.1005.2003.КЗ | Задание на К. П. | |||||||||||
| А4 | КП.1093.1005.2003.ПЗ | Пояснительная | 25* | ||||||||||
| записка | |||||||||||||
| А1 | КП.1093.1005.2003.ВО | Продольный разрез | |||||||||||
| турбины | |||||||||||||
| 1093.1005.2004 | |||||||||||||
| Изм | Лист | N докум | Подпись | Дата | |||||||||
| Разработал | Харламов | Расчет турбины Ведомость К.П | Лит | Лист | Листов | ||||||||
| Проверил | Козловская | ЛУ | |||||||||||
| ИЭК | |||||||||||||
| Н. Контроль | |||||||||||||
| Утвержден | |||||||||||||
УТВЕРЖДЕН
КП.1093.1005.2004.ЛУ
обозначение листа утверждения
Тепловой расчет турбины ПТ-25-90/11
(наименование проекта)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
КП.1093.1005.2003.П.З
(обозначение)
Содержание пояснительной записки
2.1 Введение. Краткое описание проектируемой турбины.
2.2 Определение расчётного расхода пара на турбину (с построением ориентировочного рабочего процесса в hs – диаграмме)
2.3 тепловой расчёт проточной части турбины (при многоцилиндровой конструкции – одного из цилиндров)
2.3.1 расчёт регулирующей ступени
2.3.2 расчёт нерегулируемых ступеней проточной части:
определение числа ступеней, их диаметров, тепловых перепадов, высот сопловых и рабочих решёток, детальный расчёт ступени (возможен детальный расчёт только первой и последней ступеней). Расчёты ступеней проточной части производится с построением треугольников скоростей и процесса расширения пара по ступеням в hs – диаграмме.
2.3.3 Расчёт электрической мощности турбины (внутренней мощности цилиндра)
2.4 Список используемой литературы
Графическая часть
3.1 продольный разрез турбины (цилиндра)
3.2 чертёж по специальному заданию
Примечание. Допускается замена графической части КП на изготовление макетов, плакатов и других наглядных пособий. При выполнении КП необходимо пользоваться «методическими указаниями по выполнению курсового и дипломного проектирования» ИЭКа.
Дата выдачи задания _______ ______2004 г.
Срок выполнения _______ ______2004 г.
Государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
ИРКУТСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ
ЗАДАНИЕ
На курсовой проект по дисциплине «Турбинные установки тепловых электростанций».
Студенту _ Харламову Андрею
Группы _ 3-ТЭС-1
Тема: Тепловой расчёт турбины ПТ-25-90/11
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1.1 Номинальная мощность турбины _ 25000 кВт
1.2 Начальные параметры пара:
давление _ 90 атм, температура _ 545 °С
1.3 Давление отработавшего пара на выходе из выхлопного патрубка _ 6 кПа
1.4 Частота вращения _ 5000 об/мин
1.5 Для турбины типа ПТ
а) производственный отбор пара:
давление _ 11 кПа, величина отбора _ 15 кг/сек
б) теплофикационный отбор пара:
давление _ 1,1 кПа, величина отбора _ 15 кг/сек
1.6 Специальное задание: Работа турбины при переменном пропуске пара.
Содержание
Введение. Краткое описание проектируемой турбины…………………7стр.
Расчёт расхода пара на турбину…………………………………………..8 стр.
Расчёт первого отсека………………………..……………………………9 стр.
Расчёт второго отсека……………………………………………………..9 стр.
Расчёт третьего отсека………………………………..………………….10 стр.
Расчёт регулирующей ступени…………………….………………...10-11 стр.
Расчёт сопловой решётки…………….………………………………11-12 стр.
Расчёт рабочей решётки…………………………….………………..12-13 стр.
Расчёт нерегулируемых ступеней в ЧВД…………….……………...14-15 стр.
Сводная таблица расчёта для первых пяти ступеней в отсеке высокого давления…………………………………………………………………...15 стр.
Сводная таблица результатов расчёта пяти нерегулируемых ступеней турбины…………………………………………..…………………….16-21 стр.
Спец. задание………………………………………...………………...22-28 стр.
Список используемой литературы……………………………………….29 стр.
Графическая часть
Продольный разрез турбины.
Введение
Краткое описание турбины ПТ-25-90/11
Начальные параметры пара этой турбины 90 атм. и 545°С, давление первого отбора 11 атм., давление второго отбора 1,1 атм. Номинальная мощность турбины 25000 квт, но при номинальных параметрах свежего пара и при номинальных расходах и давлениях отборов может быть получена длительная максимальная мощность 30000 квт.
Проточная часть турбины состоит из регулирующей ступени с двухвенечным диском Кертиса и 18 ступеней давления, разбитых на 3 группы.
Ротор имеет гладкий вал постоянного диаметра с насаженными дисками плоского типа, не имеющими развитых втулок. Критическое число оборотов ротора турбины – 1690 в минуту, следовательно, ротор гибкий.
Передняя часть корпуса турбины с клапанной и сопловой коробками отлита из высоколегированной стали.
Диафрагмы, кроме трёх последних по ходу пара, стальные, сварные.
Корпус турбины опирается двумя лапами на передний подшипник и фиксируется гибкими элементами, расположенными сверху и снизу подшипника.
В свою очередь передний подшипник опирается на фундаментную плиту через две гибкие опоры.
На переднем конце ротора расположено колесо центробежного масляного насоса, откованное заодно с валом. Доковые поверхности этого колеса одновременно служат в качестве гребня упорного подшипника, что позволяет обеспечить надёжное маслоснабжение упорно-опорного узла при очень компактной его конструкции.
Концевые уплотнения выполнены в виде лабиринтов из усиков, зачеканенных в тело ротора против выточек в обоймах уплотнения.
Выхлопная часть турбины отлита заодно с корпусом заднего подшипника турбины переднего подшипника генератора. Валы подшипника и генератора соединены жёсткой муфтой.
Парораспределение ЧСД и ЧНД осуществляется поворотными диафрагмами.
Турбина имеет гидродинамическую систему регулирования, выполненную в виде конструктивного блока, установленного на корпусе переднего подшипника. В качестве регулятора скорости использован главный масляный насос, характеристика Q – H которого обеспечивает жёсткую зависимость развиваемого давления только от числа оборотов ротора.
Система регулирования имеет три импульсных линии, управляющих тремя сервомоторами. Полный вес турбинной установки в поставке Калужского турбинного завода 146 т.
1.1 Давление пара Р перед регулирующей ступени с учетом потерь на дросселирование в регулирующей ступени. КПа
Р 0 =0.95*9000=8550 КПа
1.2 Давление пара Р за последней ступенью турбины с учётом потерь в выхлопном патрубке. КПа
Р 2z = [1+l (Свп/100) ]*Р к
Р 2z = [1+0,1*(100/100) ]*6 = 6,6 КПа
1.3 Определяем распологаемый теплоперепад с учётом потерь на дросселирование в регулирующем клапане. КДж/кг
Н о = h о -h kt = 3510 - 24120 = 1390 КДж/кг
1.4 h по = 2920 КДж/кг h то = 2498 КДж/кг
1.5 Ориентировочный расход пара на турбину. Кг/сек
G о = N о /H о *h оэ +У по G по +У то G то
У по = Н о -Н о /Н о = 1390-590/1390 = 0,58
Н о = h о -h по(t) = 3510-2920 = 590
У то = Н о -Н о -Н о /Н о = 1390-590-422/1390 = 0,272
Н о = h по(t)- h то(t) = 422
G = 25000/1390 * 0,79 + (0,58*15+0,272*15)=35,55 кг/сек
2. Определяем уточнённый расход пара на турбину.
2.1 Задаёмся теплоперепадом регулиющей ступени.
Н о = 100 КДж/кг
h 2t = h 0 -H 0 = 3510-100 = 3410 КДж/кг
Р 2 = 6300 V 0 = 0.043
2.2 Определяем внутренний относительный КПД ступени.
N oj = 0.83-0.2/G о *Ö Р о /V о
N oj = 0.83-0.2/35,55*Ö8,550/0.043 = 0.75
2.3 Определяем действительный теплоперепад регулирующей ступени. КДж/кг
Н j = H o *h oj = 100*0.75 = 75 КДж/кг
2.4 Ищем точку начала процесса в нерегулирующих ступенях.
h 2 = h о = h о -H j = 3510-75 = 3435
3 Расчёт первого отсека.
3.1 Определяем распологаемый теплоперепад 1 отсека. КДж/кг
Н о = h о -h kt = 3435-2940 = 495 КДж/кг
3.2 Определяем h oj, %
d =Р 2 /Р по = 6300/1100 = 5,73
G о *V о = 35,55*0.056 = 1,991
h oj = 89%
3.3 Определяем дейсивительный теплоперепад 1 отсека. КДж/кг
Н j = H о *h oj = 495*0.89 = 440,55 КДж/Кг
Строим действительный процесс расширения пара 1 отсека.
H k = h о -H j = 3435-440,55 = 2994,45
4 Расчёт 2 отсека.
h по = 0.9 P по = Р по *0,9 = 1100*0,9 = 990
4.2 h о = 2994,45 V 0 = 0.25
4.3 Определяем распологаемый теплоперепад 2 отсека. КДж/кг
Н о = h о -h kt = 2994,45-2565 = 429,45 КДж/кг
4.4 Определяем noj отсека по формуле. %
h oj = h oj -K у -x вс - Dn oj вл
(G о *V о) = (G о -G по)*V о = (35,55-15)*0,25 = 5,14
d= Р по /Р то = 990/110 = 9 h oj = 91%
у 2t = у 2t *H о /H о = 5*160/429,45 = 1,86
у 2t = (1-x 2t)* 100% = (1-0.95)*100% = 5
H о = h-h kt = 2725-2565 = 160
P ср = Р по +Р о /2 = 990+110/2 = 550
N oj = 0.8 К у = 0,99%
N oj = 91*0.99-0,8 = 89,29%
4.5 Определяем действительный теплоперепад 2 отсека. КДж/кг
H j = H о *h oj = 429,45*0,89 = 382,21
4.6 h k = h о -H j = 3041-410 = 2611,24
5 Расчёт 3 отсека
h то = 0,7 Р то = 0,7*110 = 77
5.2 h о = h k = 2611,24 V0 = 2,3
5.3 Определяем распологаемый теплоперепад 3 отсека. КДж/кг
Н о = h о -h kt = 2611,24-2260 = 351,24
5.4 Определяем noj отсека по формуле. %
n oj = n oj *K у -x вс -Dn oj вл
(G о -V о) = (G о -G по -G то)*V 0 = (35,55-15-15)*2,3 = 12,77
d = Р то /Р 2z = 77/6,6 = 11,67 h = 92,4% Ky = 0,998
xвс = Dh вс /Н о *100% =11/351,24*100 = 3,13
у 2t = у 2t = (1-x 2t)*100 = (1-0.872)*100 = 12.8
Р ср = Р то +Р 2z /2 = 77+6,6/2 = 41,8 =0,041 МПа
Dh oj = 7%
h oj = 92,4*0,988-3,13-7 = 81,16%
5.5Определяем действительный теплоперепад 3 отсека. КДж/кг
H j = H о *h oj = 351,24*0,812 = 285,21
5.6 h k = h о -H j = 2611,24-285,21 = 2326,03
6 Действительный теплоперепад турбины. КДж/кг
H j = h о -h k = 3510-2326,03 = 1183,97 КДж/кг
7 Уточняем расход пара на турбину. Кг/сек
G = N э /H j *h м *h г +У по *G по +У то *G то = 25000/1183,97*0,98*0,96+0,58*15+0,272*15 = 35,22 кг/сек
Расчёт регулирующей ступени.
8 Определение среднего диаметра ступени.
8.1 Н о = 100КДж/кг
8.2 Фиктивная изоэнтропийная скорость С ф. м/с
С ф = 2000*Н о = 2000*100 = 447 м/с
8.3 Определяем оптимальное отношение скоростей.
Х ф = 0,385
8.4 Окружная скорость вращения рабочих лопаток. м/с
И = Х ф -С ф = 447*0,385 = 172,18
8.5 Средний диаметр ступени. м
d = И/П*п = 172,18/3,14*50с = 1,09 м
9 Расчёт сопловой решётки
9.1 Распологаемый теплоперепад сопловой решётки. КДж/кг
Н ос = Н о *(1-р) = 100*(1-0,1) = 90
9.2 Абсолютная теоретическая скорость потока на выходе из сопловой решётки при изоэнтропийном расширении пара. м/с
С 1t =Ö 2000*90 = 427 м/с
9.3 Число Маха для теоретического процесса расширения пара.
М 1t = C 1t /A 1t = 435/675,4 = 0,64
A 1t = Ök*P 1 *V 1t *10 = 1,3*6,5*0,053 *103 = 669,22
Расчёт суживающихся сопл при докритическом истечении пара.
9.4 Сечение для выхода пара из сопловой решётки.
F 1 = G*V 1t /m 1 *G 1t = 35,22*0,053/0,91*427,26 = 0,0048
9.5 Произведение степени парциальности ступени на высоту сопловой решётки. м
e l1 = F 1 /П*d*sin 1 = 0,0048/3,14*1,09*sin11 = 0,00816м
9.6 Оптимальная степень парциальности.
е = 0,5*Öе l1 = 0,5*Ö0,816 = 0,45166
9.7 Высота сопловой решётки. см
l 1 = e l1 /e = 0,816/0,45166 = 1,80666
9.8 Потеря энергии в соплах. КДж/кг
Dh c = (1-u)*H oc = (1-0,97)*90 = 2,7
9.9 Тип профиля сопловой решётки.
С-90-12А
9.10 По характеристике выбранной сопловой решётки принимаются:
t опт = 0,8 в 1 = 62,5 мм
9.11 Шаг решётки. мм
t = в 1 *t опт = 62,5*0,8 = 50
9.12 Число каналов сопловой решётки. Шт.
Z c = П*d*e/t = 3,14*1,09*0,45166/0,05 = 31 шт
9.13 Уточняем шаг в сопловой решётки. мм
t = П*d*e/Zc = 3,14*1090*0,45166/31 = 49,87мм
10 Расчёт рабочей решётки.
10.1 Распологаемый теплоперепад рабочей решётки. КДж/кг
Н ор = r*Н о = 0,1*100 = 10
10.2 Абсолютная скорость входа пара на рабочие лопатки. м/с
С 1 = 0,97*427,26 = 414,44
10.3 Строим входной треугольник скоростей.
W 1 = 250 b 1 =20,5C 2 =120 a 2 = 42
10.5 Высота рабочей лопатки, принимается из условия:
l 2 = l 1 +D1+D2 = 18,07+1+2 = 21,07мм
10.6 Теоретическая относительная скорость пара на выходе из рабочей решётки.
W 2t = Ö2000*H op +W 1 = Ö2000*10+2502 = 287,23 м/с
10.7 Действительная относительная скорость пара на выходе из рабочей решётки.
W 2 = W 2t *y = 287,23*0,86 = 247,02м/с
10.8 Относительный угол входа потока пара на рабочую решётку.
b 2 = b 1 -(2-5) = 20,5-3 = 17,5
10.9 Строим входной треугольник скоростей.
10.11 Потеря энергии в рабочей решётке. КДж/кг
Dh p = (1-y)-W 2t /2000 = (1-0,862 )*287,232 * 2000 = 10,74
10.12 Потеря энергии с выходной скоростью
Dh вс = С 2 /2000 =1202 /2000 = 7,2
10.13 Число Маха.
М 2t = W 2t /Ök*P 2 *V 2t *10 = 287,23/Ö1,3*6,3*0,052*103= 0,44
10.14 Выбираем профиль рабочей решётки.
Р-26-17А
t опт = 0,7 в 2 = 25,72 В = 25 W = 0,225
10.16 Шаг решётки.
t = в 2 *t опт = 25,72*0,7 = 18,004
10.17 Число каналов рабочей решётки.
Z p = p*d/t = 3,14*1090/18,004 = 190
10.18 Уточняем шаг в рабочей решётке.
t = p*d/Z p = 3,14*1090*10 3 = 18,014
11 Изгибающее напряжение в рабочей лопатке. МПа
d изг = R u *l 2 /2*Z p *e*W = 16544,95*0,021/2*190*0,45*0,225 = 9,01 МПа
R u = G*(W 1 *cos b1 +W 2 *cos b2) =35,55*(250*cos20,5+247,02*cos17,5) = 16544,95 Н
12 Относительный лопаточный КПД ступени.
а) по потерям в ступени:
h ол = Н о -(Dh c +Dh p +Dh вс)/Н о = 100-(2,7+10,74+7,2)/100 = 0,79
б) по проекциям скоростей:
h ол = И*(C 1 *cosa 1 +C 2 *cosa 2)/H o *10 = 172,18*(414,4*cos11+120*cos42)/100*10 3 = 0,85
13 Относительный внутренний КПД ступени.
h oj = h ол -x тр -x парц
x тр = К тр *d/F 1 *(И/С ф) = 0,6*10*1,09/0,0048*(172,18/447) = 0,0085
x парц = 0,065/sina 1 *1-е-0,5-е кож /е*(И/С ф)+0,25*В*l 2 /F 1 (И/С ф)*h ол *n
x пар = 0,065/sin11*1-0,45-0,5*0,49/0,45*(172,18/447)+0,25*25*0,26/0,0048*(172,18/447,21)*0,82*4 = 0,048
hoj = 0,82-0,0085-0,048 = 0,76
14 Полезно используемый теплоперепад в регулирующей ступени. КДж/кг
H j = H o *h oj = 100*0,76 = 76
15 Внутренняя мощность ступени. КВт
N j = G*Hj = 35,22*76 = 2676,72
Расчёт нерегулируемых ступеней части высокого давления.
16 Давление пара перед отсеком.
Р о = Р 2 = 6300
Р 2 = 1100
17 Диаметр первой нерегулируемой ступени.
d = d-Dd = 1,09-0,25= 0,84
18 Оптимальное отношение скоростей.
Х ф = И/С ф = 0,4897
19 Распологаемый теплоперепад первой нерегулируемой ступени. КДж/кг
h o = 12,325*(d/X ф) = 12,325*(0,84/0,489) = 36,26
20 Теплоперепад в сопловой решётке. КДж/кг
h oc = (1-r) *h o = (1-0,1)*36,26 = 32,63
21 Высота сопловой решётки. м
l 1 = G*V 1 /p*d*e*m*C 1t *sina 1
l 1 = 35,22*0,059/3,14*0,84*1*0,98*255,45*sin12 = 0,015
С 1t = 44,72*Ö32,63 = 255,45
22 Высота рабочей решётки первой ступени.
l 2 = l 1 +D1+D2 = 15+1+2 = 18 мм
23 Корневой диаметр ступени.
d k = d-l 2 = 0,84-0,018 = 0,822
24 Распологаемый теплоперепад по статическим параметрам пара перед ступенью принимаем одинаковый для всех ступеней, кроме первой.
h o = h o *k o = 36,26*0,95 = 34,45
25 Коэффициент возврата тепла.
a = К t *(1-h oj)*H o *Z-1/Z = 4,8*10*(1-0,89)*495*14,37-1/14,37 = 0,0242
Z = H o /h o = 495/34,45 = 14,36865
26 Число ступеней отсека. шт.
Z = (1+a)*H o /(h o) ср = (1+0,0224)*463/39,59 = 11,9
(h o) ср = h o +(Z-1)*h o /Z = 36,26+(14-1)*34,45/14 = 34,58 кДж/кг
27 Невязка ±DH o, КДж/кг, должна быть распределена между всеми ступенями первого отсека.
±DH o = (1+a)*H o -Sh o = (1+0,0242)*495-518,56 = -11,581
Sh o = h o +h o *(Z-1) = 36,26+34,45*(15-1) = 518,56
28 Поправка к теплоперепаду для каждой ступени (кроме первой).
29 Скорректированный теплоперепад ступени.
h o = h o ±Dh o = 34,45-0,769 = 33,681
| № | Наименование величины | Обозна- чение | Размер- Ность | Формула | № | ||||
| Скорректированный распологаемый теплоперепад ступени. | ho | КДж/кг | Для первой ступени (п.19) следующие (п.29) | 36,26 | 33,681 | 33,681 | 33,681 | 33,681 | |
| Удельный объём пара из рабочей решётки. | V2 | м/кг | Из hs – диаг- раммы | 0,06 | 0,064 | 0,07 | 0,078 | 0,085 | |
| Произведения высоты рабочей решётки на диаметр ступени. | l2*d | м | l2*d*V2/V2 | 0,015 | 0,016 | 0,0176 | 0,0197 | 0,021 | |
| Высота рабочей решётки. | l2 | м | 0,0179 | 0,019 | 0,021 | 0,023 | 0,0248 | ||
| Высота сопловой Решётки. | l1 | м | l2-(D1+D2) | 0,0149 | 0,016 | 0,018 | 0,02 | 0,0218 | |
| Диаметр ступени. | d | м | dk+l2 | 0,84 | 0,841 | 0,843 | 0,845 | 0,847 |
Подробный расчёт первых пяти нерегулируемых ступеней (с построением треугольников скоростей)
| № | Наименование величины | Обозна- чение | Размер- ность | Формула | № | ||||
| Расход пара | G | Кг/с | Из расчёта (п.7) | 35,22 | 35,22 | 35,22 | 35,22 | 35,22 | |
| Теплоперепад ступени по стати- ческим параметрам. | ho | КДж/кг | Из расчёта (п.30.1) | 36,26 | 33,681 | 33,681 | 33,681 | 33,681 | |
| Давление за ступенью. | Р2 | МПа | Из hs- диаграммы | 5,8 | 5,1 | 4,7 | 4,2 | 3,75 | |
| Условная скорость истечения пара из сопл. | Сф | м/с | 44,72Öho | 269,29 | 259,53 | 259,53 | 259,53 | 259,53 | |
| Средний диаметр ступени. | d | м | Из расчёта (п.30.6) | 0,84 | 0,841 | 0,843 | 0,845 | 0,847 | |
| Окружная скорость на среднем диаметре | И | м/с | p*d*n n = 50 c | 131,88 | 132,02 | 132,35 | 132,67 | 132,98 | |
| Оптимальное отношение скоростей | Хф | И/Сф | 0,49 | 0,51 | 0,51 | 0,511 | 0,512 | ||
| Степень реакции. | r | Из расчёта (п.18) | 0,1 | 0,1 | 0,11 | 0,12 | 0,13 | ||
| Распологаемый теплоперепад сопло- вой решётки. | hoc | КДж/кг | (1-r)*ho | 32,63 | 30,31 | 29,98 | 29,64 | 29,3 | |
| Теоретический удельный объём пара за сопловой решёт- кой | V1t | м/кг | Из hs- диаграммы | 0,059 | 0,63 | 0,069 | 0,075 | 0,081 | |
| Давление за сопловой решёткой. | Р1 | МПа | Из hs- диаграммы | 5,9 | 5,2 | 4,85 | 4,3 | 3,8 | |
| Абсолютная теоре- тическая скорость выхода пара из соп- ловой решётки. | С1t | м/с | 44,72Öhoc | 255,45 | 246,2 | 244,86 | 243,47 | 242,07 | |
| Скорость звука на выходе из сопловой решётки. | а1t | м/с | 1000*Öк*Р1 *ÖV1t к = 1,3 | 666,98 | 652,6 | 645,84 | 647,5 | 632,57 | |
| Число Маха | М1t | C1t/a1t | 0,38 | 0,377 | 0,379 | 0,376 | 0,383 | ||
| Коэффициент расхода сопловой решётки | m1 | м | По рисунку | 0,942 | 0,942 | 0,942 | 0,943 | 0,944 | |
| Выходная площадь сопловой решётки | F1 | м | 0,0086 | 0,0096 | 0,011 | 0,012 | 0,0125 | ||
| Средний угол выхода пара из сопловой решётки | a1 | ||||||||
| Профиль сопловой решётки | С90-12А | С90-12А | С90-12А | С90-12А | С90-12А | ||||
| Хорда профиля | в1 | мм | Из альбома профилей | 62,5 | 62,5 | 62,5 | 62,5 | 62,5 | |
| Ширина профиля | В1 | мм | Из альбома профилей | ||||||
| Относительный шаг сопловой решётки | tопт | мм | Из альбома профилей | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | |
| Шаг сопловой решётки | t1 | мм | в1*tопт | ||||||
| Количество сопл | Z1 | шт | p*d/t1 | ||||||
| Высота сопловой решётки | l1 | м | Из расчёта (п.30.5) | 0,0149 | 0,016 | 0,018 | 0,02 | 0,0218 | |
| Коэффициент скорости сопловой решётки | u | 0,95 | 0,95 | 0,952 | 0,96 | 0,96 | |||
| Абсолютная скорость выхода пара из сопловой решётки | С1 | м/с | u*С1t | 242,68 | 233,89 | 233,11 | 233,73 | 232,39 | |
| Построение входного треугольника скоро- стей | |||||||||
| Угол направления относительной скоро- сти W1 | b1 | Из треуголь ника скоро- стей | |||||||
| Относительная скорость выхода пара из соп. решётки | W1 | м/с | Из треуголь ника скоро- стей | ||||||
| Потеря энергии в сопловой решётке | Dhc | КДж/кг | (1-u)*hoc | 3,18 | 2,96 | 2,81 | 2,32 | 2,3 | |
| Распологаемый теплоперепад рабочей решётки | hop | КДж/кг | r*ho | 3,6 | 3,37 | 3,7 | 4,04 | 4,38 | |
| Теоретическая относительная ско- рость пара на выходе из рабочей решётки | W2t | м/с | 44,7Öhop+ +W1/2000 | 146,96 | 137,25 | 139,64 | 142,05 | 144,43 | |
| Теоретический удельный объём пара за рабочей решёткой | V2t | м/с | Из hs- диаграммы | 0,063 | 0,065 | 0,072 | 0,078 | 0,085 | |
| Скорость звука на выходе из рабочей решётки | a2t | 689,2 | 656,5 | 663,26 | 652,59 | 643,72 | |||
| Число Маха | M2t | W2t/a2t | 0,213 | 0,209 | 0,211 | 0,218 | 0,224 | ||
| Эффективный угол выхода пара с рабочей решётки | b2 | град. | b2=b1-5 | ||||||
| Коэффициент рас- хода рабочей решёт- ки | m2 | Рис.3. | 0,942 | 0,942 | 0,942 | 0,943 | 0,944 | ||
| Выходная площадь рабочей решётки | F2 | М2 | G*V2t/m2* *W2t | 0,016 | 0,018 | 0,019 | 0,021 | 0,022 | |
| Высота рабочей ре- шётки | L2 | м | П.30.4 | 0,0179 | 0,019 | 0,021 | 0,023 | 0,0248 | |
| Профиль рабочей решётки | Табл. 3 | Р-35-25А | Р-35-25А | Р-35-25А | Р-46-29А | Р-46-29А | |||
| Хорда профиля | в2 | мм | Табл. 3 | 25,47 | 25,47 | 25,47 | 25,6 | 25,6 | |
| Ширина профиля | B2 | мм | Табл. 3 | ||||||
| Относительный шаг рабочей решётки | tопт | Табл. 3 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,5 | 0,5 | ||
| Шаг рабочей решётки | t2 | мм | b2* tопт | 15,28 | 15,28 | 15,28 | 12,8 | 12,8 | |
| Коэффициент скорос- ти рабочей решётки | y | y=0,96- -0,014*b2/e2 | 0,94 | 0,94 | 0,94 | 0,94 | 0,95 | ||
| Относительная ско- рость пара на выходе из рабочей решётки | w2 | м/с | w2=y/w2t | 138,14 | 129,015 | 131,26 | 133,53 | 137,21 | |
| Построение выход- ного треугольника скоростей | |||||||||
| Количество рабочих лопаток | Z2 | Шт. | p*d/t2 | ||||||
| Угол выхода потока пара из рабочей решётки | a2 | Град. | Из тр-ка Скоростей | ||||||
| Абсолютная скорость пара на выходе из рабочей решётки | С2 | м/с | Из тр-ка | ||||||
| Окружное усилие, действующее на ра- бочие лопатки | Ru | Н | G*(w1*cosb1+ +w2*cosb2) | 8210,4 | 7538,9 | 7474,0 | 7473,3 | 7512,4 | |
| Изгибающее напря- жение на рабочих ло- патках | dизг. | МПа | Ru*l2/2*Z2* *e *Wмин | 2,5 | 2,5 | 2,7 | 3,7 | 3,9 | |
| Потери энергии в рабочей решётке | Dhр | кДж/кг | (1-y2)*w2t/ /2000 | 1,26 | 1,09 | 1,13 | 1,17 | 1,02 | |
| Потеря энергии с вы- ходной скоростью | Dhвс | кДж/кг | С2/2000 | 1,25 | 1,25 | 1,8 | 1,8 | 2,1 | |
| Относительный лопа- точный КПД | hол | 0,84 | 0,84 | 0,83 | 0,84 | 0,84 | |||
| Относительное зна- чение потери на трение | xтр | Ктр*d2/F1 Где ктр=0,6 *10-3 | |||||||
| Относительное зна- чение утечки через диафрагменное уплотнение | xу1 | 0,002-0,004 | 0,002 | 0,0025 | 0,003 | 0,0035 | 0,004 | ||
| Относительное зна- чение потери от перетекания пара через периферийный зазор над лопатками | xу2 | 0,02-0,06 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | 0,06 | ||
| Внутренний относи- тельный КПД ступени | h0i | h-xу1-xу2- -xтр | 0,81 | 0,8 | 0,78 | 0,78 | 0,77 | ||
| Внутренняя мощнос- ть ступени | Ni | кВт | G*h0*h0i | 1034,4 | 948,89 | 925,27 | 925,27 | 913,41 |
Работа турбины при переменном пропуске пара
Наиболее напряжёнными деталями турбины являются рабочие лопатки, особенно лопатки регулирующих ступеней, ступеней, примыкающих к камерам отборов, последних ступеней. Поэтому в первую очередь необходимо знать, как изменяется напряжённость рабочих лопаток при изменении режима. Вторым узким местом в турбине является её упорный подшипник, надёжность работы которого при нормальной эксплуатации определяется осевыми усилиями, приложенными к ротору. При отдельных режимах слабыми могут оказаться и другие детали турбоустановки, например, диафрагмы, валопровод, подшипники, паропровод.
Снижение экономичности турбоустановки и турбины при переходе на частичный режим работы является, как правило, неизбежным, и вопрос состоит только в том, как необходимо осуществлять частичные режимы, с тем, чтобы потеря в экономичности была минимальна.
При переменном пропуске пара через отсек турбины изменение давления и температуры перегретого пара перед и за ним приближённо подчиняется формуле Флюгеля-Стодолы:
G / G0 = ÖT00 / T01 Öp201 /p200 – p2=1 / p2=0, (1)
Где p00, T00 – давление и температура перед отсеком; p=0 – давление за отсеком при некотором, например, номинальном попуске пара G0; p01; T00;– те же величины для расхода пара G на изменном режиме.
Поскольку параметры пара G0, p00, T00, p=0 для номинального режима известны и могут рассматриваться как постоянные, то видно, что соотношение (1) связывает четыре величины для изменного режима: расход пара G, давление p01, температуру T01, перед отсеком и давление за отсеком p=1. Три этих величины могут быть заданы, а четвёртая определиться соотношением (1).
Соотношение (1) справедливо при одном условии: при двух сравниваемых режимах рассматриваемые отсеки (или вся турбина) должны иметь одни и те же проходные сечения.
Во многих случаях отношение абсолютных температур в проточной части изменяется мало, поэтому T00 » T01 и формула (1) может быть упрощена. Для конденсационного режима для всех отсеков, начиная с регулирующей ступени, p22 << p20, и тогда приближённо верно соотношение:
G / G0 = p01 /p00, (2)
Т.е. в проточной части турбины при конденсационном режиме давления пара в ступенях пропорциональны расходу пара.
Для турбин с противодавлением отклонения от пропорциональности тем больше, чем выше противодавление и чем ближе рассматриваемая ступень к концу турбины.
При работе турбины при теплофикационном режиме пропорциональность давление в ступенях и расходе пара на турбину нарушается в тем большей степени, чем ближе ступень расположена к регулируемому отбору пара и чем выше давление в отборе.
Таким образом, при изменении пропуска пара через турбину изменяются параметры перед и за ступенью, что в общем случае приводит к изменению теплоперепада ступени; это влечёт за собой изменение треугольников скоростей, отклонение отношения скоростей Xф от оптимального и снижение КПД ступени.
При изменении расхода пара через группу ступеней изменяются их теплоперепады, однако это в основном относится к последней или нескольким последним ступеням группы. Все остальные ступени работают практически с неизменными теплоперепадами.
Для всех ступеней отсека, кроме нескольких последних, при изменении пропуска пара отношение Xф остаётся практически постоянным, и поэтому их КПД не изменяется.
Отсюда также следует ряд важных выводов, определяющих надёжность работы теплофикационной турбины.
Если те