при переменном режиме ее эксплуатации

Изменение расхода пара через турбину вызывает перераспределение давлений итеплоперепадов по ее ступеням. Обычно рассматривают изменение через группу ступеней отсека турбины, внутри которого нет отборов пара в регенеративную систему турбоустановки или регулируемых теплофикационных и производственных отборов. Для группы ступеней, когда ни в одной из них не возникает критический режим течения (скорости пара меньше критических для всех режимов по расходу), А. Стодола на основе опытов и Г. Флюгель на основе аналитических решений получили зависимость между расходом пара и начальным р₀ и конечным р₂ давлениями для отсека:

. (11.9)

В данной зависимости (представляет закон Стодола-Флюгеля) величинам, характеризующим исходный режим, присвоен дополнительный индекс «0». Здесь Т ₀ – температура водяного пара перед группой ступеней.

Если какая-либо ступень работает с критической скоростью, то давление за ступенью уже не влияет на расход (G _*=0,667F_* ) и тогда зависимость (11.9) приобретает вид:

. (11.10)

Для конденсационных турбин, где p₂=p_к<<p _o, зависимость (11.9) приобретает наиболее простой вид:

. (11.11)

Часто полагают, что температура пара перед группой ступеней остается постоянной (Т ₀ =Т ₀₀) и тогда изменение расхода прямо пропорционально давлению пара:

. (11.12)

Эта зависимость оказывается справедливой при изменении давлений перед ступенями любой турбины, если последняя ступень рассматриваемого отсека работает в режиме критического истечения пара.

Для группы ступеней конденсационной турбины расход пропорционален давлению перед ней, даже если в ступени не возникает критических скоростей. На рис. 11.9 показана экспериментальная зависимость давления перед различными ступенями турбины К-800-23,5 от расхода водяного пара G o.

Рис. 13.9. Изменение давления р ₂по ряду ступеней ЦВД и давления перед ЦСД

в зависимости от расхода G₀ пара для турбины К-800-23,5 ЛМЗ

Итак, если при изменении режима работы в группе ступеней не возникает критическое истечение, то в расчетах следует пользоваться зависимостью (11.9), а если хотя бы в одной ступени возникает критический режим, то зависимостью (11.10). При переменных режимах меняются не только давления, но и теплоперепады по ступеням. Располагаемый теплоперепад ступени можно выразить следующим образом:

, (11.13)

где х - показатель изоэнтропы (рассматривается изоэнтропийное расширение водяного пара).

Проанализируем изменение теплоперепада ступеней в отсеке турбины при разных условиях ее работы. Если давления пара перед ступенью и за ней меняются пропорционально расходу, что характерно для конденсационных турбин или для группы ступеней, в одной из которых имеет место критический режим течения, то отношение давлений e_ст = p ₂ /p _o=const, т.е. не зависит от расхода пара в широком диапазоне его изменения. Тогда располагаемый теплоперепад каждой ступени пропорционален произведению p_ov_o. В большинстве случаев в области перегретого пара это произведение при изменении расхода меняется мало. Следовательно, для большинства промежуточных ступеней конденсационных турбин располагаемый теплоперепад практически не зависит от изменения расхода водяного пара.

На рис. 11.10 приведено относительное изменение теплоперепадов ступеней для группы, работающих с докритическими скоростями. Видно, что при различных расходах пара через турбину или при изменении противодавления меняется главным образом теплоперепад последней ступени. Чем дальше ступень расположена от последней ступени группы, тем меньше изменяется режим ее работы. При изменении режима меняется и КПД группы ступеней. При этом в первых ступенях это изменение очень мало, так как их параметры u/c_ф и r практически постоянны. В последней ступени теплоперепад существенно зависит от расхода и, следовательно, ее КПД также меняется. При изменении давления в конденсаторе меняется режим работы в основном последней ступени. И только при повышении давления р_к, когда скорости пара в последней ступени станут докритическими, несколько изменится режим работы предшествующей ступени. Чем больше ступеней в группе, тем устойчивее ее КПД при изменении расхода водяного пара и конечного давления.

Рис. 11.10. Зависимость располагаемых теплоперепадов ступеней от расхода пара через отсек турбины (по отношению к величинам, определяющих расчетный режим)