Способы повышения предельной мощности турбины.

Предельный расход пара, который можно пропустить через один поток ступеней низкого давления, определяет и предельную мощность однопоточной турбины.

, где G_к- расход пара в конденсатор турбины, m- коэффициент учитывающий выработку мощности потоками пара, направляемыми в регенеративные отборы m=1,1-1,25.

Расход пара можно найти по уравнению неразрывности, записанному для сечения за рабочими лопатками последней ступени.

, где d₂- средний диаметр по рабочим лопаткам последней ступени; l₂- высота рабочих лопаток последней ступени; с₂ и ν₂- осреднение скорости и удельный объем на выходе из рабочих лопаток последней ступени. Величина Ω=πd₂l₂ равна площади ометаемой рабочими лопатками. α₂≈90°. Тогда уравнение неразрывности запишется. из него видно, что для повышения предельной мощности осевая площадь Ω должна выбираться максимально возможной. Она ограничивается прочностными свойствами материала лопаток и плотностью этого материала.

Также мощность однопоточной турбины можно выразить так

Где k- коэффициент загрузки, σ- напряжение растяжения, ρ- плотность материала лопатки, n- частота вращения ротора турбины. Из этого уравнения видно, что ω_i зависит от шести основных параметров: σ; с₂; Н₀; ν₂; n; ρ.

1. значение σ определяется допустимыми на растяжения для материала лопатки. Эти напряжения определяют предельную площадь Ω. Совершенствуя материал сталей для лопаток последних ступеней, улучшая профилирование лопаток с целью повышения коэффициента R_разг, можно увеличить предельную площадь Ω, а с ней и предельную мощность турбины.

2. с₂- выходная скорость, зависит от допустимой потери энергии с₂²/2, выбор которой определяется стоимостью топлива, числом часов использования установки, капитальными и экспл. затратами на конденсационную установку и т.д. Потери энергии с выходной скоростью для крупных турбин находятся в пределах 20-40 кДж/кг. Таким образом чем выше экономически целесообразнее значение в последней ступени, тем выше может быть достигнута предельная мощность этой турбины.

3. располагаемый теплоперепад турбины зависит от параметров пара перед турбиной. Введение промперегрева увеличивает теплоперепад.

4. удельный объем пара за последней ступенью ν₂ зависит от давления в конденсаторе р_к. Повышая давление р_к и уменьшая ν₂ можно добиться повышения предельной мощности. Однако экономичность турбоустановки уменьшится.

5. частота вращения ротора n оказывает значительное влияние на предельную мощность. При уменьшении n в 2 раза ω_i увеличивается в 4 раза.

6. плотность материала лопаток ρ влияет на ω_i в совокупности с допустимыми напряжениями этого материала σ. Чем меньше отношение ρ/σ для материала рабочих лопаток, тем больше предельная мощность турбины.

7. применение двухъярусных лопаток в предпоследней ступени (ступень Баумана).

Вопрос № 322