14.Назначение уплотнений в турбине. Типы уплотнений. Протечки пара через уплотнение.

Протечки пара могут возникать из-за недостатков конструкции в различных стыках между деталями, например между валом турбины и ее корпусом.

В паровых турбинах применяются несколько видов уплотнений: концевые, диафрагменные, уплотнения рабочей решетки, маслоотбойные уплотнения

Концевые уплотнения устанавливаются в местах выхода концов ротора из корпуса цилиндра и служат для предотвращения протечек пара из цилиндров и для устранения подсоса воздуха во внутренние полости цилиндров (если давление в них меньше барометрического).

Диафрагменные уплотнения служат для уменьшения перетекания пара с одной стороны диафрагмы на другую в местах прохода вала.

Уплотнения рабочей решетки, включающие в себя надбандажные и осевые уплотнения, предназначены для уменьшения потерь от утечек пара в ступени.

Маслоотбойные уплотнения установлены в корпусах подшипников и служат для предотвращения протечек масла из подшипника вдоль вала.

В современных турбинах большой единичной мощности, в качестве концевых уплотнений применяются только металлические лабиринтовые уплотнения.

Лабиринтовые уплотнения являются наиболее распространенным типом уплотнений, в котором происходит многократное изменение направления потока пара и расширение в камерах уплотнения после прохода через узкие щели, что сопровождается потерей давления и уменьшением утечки. Конструктивно лабиринтовые уплотнения представляют собой ряд сужений — зазоров между усиками и ротором, чередующихся с относительно широкими камерами между усиками, в которых энергия скорости, приобретенная в сужениях, переходит в тепловую энергию. Канавки на роторе в которые входят чередующиеся с короткими длинные усики, создают ломаную траекторию струи, поворот ее в каждой камере способствует гашению скорости и, следовательно, уменьшению расхода утечки вдоль уплотнения. Такая конструкция лабиринтового уплотнения требует более тщательного определения осевого положения колец уплотнений относительно ротора и приводит к увеличению его линейных размеров.

15.Преобразование энергии на рабочих лопатках. Мощность ступени. Удельная работа.

Процесс преобразования тепловой энергии водяного пара в механическую работу вращающегося ротора паровой турбины (аналогично и для газовых турбин) осуществляется в турбинных ступенях (рис.). Турбинная ступень осевого типа состоит из неподвижной диафрагмы 1 с кольцевой решеткой сопловых лопаток 2 и диска 5 с решеткой рабочих лопаток 4. Профили соответствующих лопаток и каналы решеток показаны на развертке цилиндрического сечения по среднему диаметру d ступени. Диафрагма закреплена в корпусе турбины 3, а диск является элементом ротора 6. Уплотнение 7 кольцевой щели между диафрагмой и поверхностью ротора называют диафрагменным. В свою очередь уплотнение 8 называют надбандажным.

В сопловых каналах при расширении рабочей среды от давления р0 до р1 тепловая энергия преобразуется в кинетическую, в результате чего за сопловой решеткой среда приобретает скорость с1 (абсолютнаяскорость растет от с0 до с1), направление которой по отношению к фронту решетки определяется углом a1. В каналах рабочей решетки при повороте потока и дальнейшем расширении рабочей среды до давления р2 ее кинетическая энергия преобразуется в механическую. При обтекании рабочих лопаток с криволинейным профилем (приповороте потока) создается активная составляющая усилия Rакт, а при расширении рабочей среды (за счет ускорения потока)– реактивная Rреак, которые формируют окружное усилие Окружное усилие на соответствующем диаметре ступени формирует крутящий момент Мкр, который и производит работу по преодолению сил сопротивления приводимой машины (ротора электрического генератора). Рабочая решетка вращается с окружной скоростью u=πdn, зависящей от частоты вращения ротора n (n=50 c-1, n=25 с-1). Удельная работа турбины равна: