1.4.5 Осьові зусилля і способи їх урівноваження

Осьове зусилля яке діє на ротор турбіни, складається з зусилля,яке діє на полотно диску, виступи ротора, виточки ущільнень. Осьові зусилля які діють на кожен східець, сумуються в турбіні і таким чином визначається зусилля, яке діє на ротор. Осьове зусилля сприймається упорним підшипником. (рисунок 1.4.7)

Рисунок 1.4.7 – Схема східця активного типу

На вінець робочої лопатки передається осьове зусилля при повному підведенні пари:

Тиск Р₁ і Р₂ різний і різниця між ними визначається витіканням пари через діафрагмене ущільнення (G_1у), розвантажувальний отвір, наявністю всмоктування або тікання (G _2у) в кореневому перерізі лопатки.

Якщо тиск пари Р₁та Р₂ по обидва боки диску не рівні між собою, то диск витримує осьове навантаження:

де d- середній діаметр східця;

d₂- діаметр втулки диску;

l₂ – висота робочих лопаток.

Якщо діаметри d₁ та d₂ проміжних ущільнень по обидва боки диску не рівні, то осьове зусилля, яке діє на виступ ротора:

Якщо на роторі виконано виточки, то виникає осьове зусилля, яке зумовлено різницею тисків по обидва боки кожної виточки. Повне зусилля, яке передається на ущільнення:

де d₁- середній діаметр ущільнення;

h – висота виточки на валу

Для визначення повного зусилля на ротор турбіни необхідно скласти всі навантаження на всіх східцях і в області кінцевих ущільнень ротора.

Шляхи зменшення осьових зусиль:

• В дисках східців ЦВТ і ЦСТ виконують розвантажувальні отвори, призначенням яких є вирівнювання тиску, по обидва боки диску.

• Використання двухпоточної симетричної конструкції ЦВТ і ЦСТ яка аналогічна конструкції ЦНТ.

• Встановлення розвантажувального диску на ЦВТ і ЦСТ.

• Виконання конструкції ЦВТ з поворотом потоку пару: пара через підвідні патрубки подається до соплових коробок, потім протікає з права – на ліво через групу східців, які розташовані у внутрішньому корпусі. Потім пара робить поворот на 180 проходить між внутрішнім і зовнішнім корпусами і розширюється в групі східців, які встановлені у зовнішньому корпусі. Потім пара виходить з ЦВТ і направляється на промперегрів (рисунок 1.4.8)

Рисунок 1.4.8 – Конструкція ЦВТ з поворотом потоку

1.4.6 Процес розширення пари в багатосхідцевій турбіні

В багатосхідчастій турбіні повний передбачуваний перепад теплоти від початкового стану пари до тиску у вихідному патрубку розподіляється між послідовно розташованими східцями (рисунок 1.4.9).

Процес зміни стану тиску від Р₀ до Р´₀ відбувається у стопорних і регулюючих клапанах, а від Р_к^´ до Р_к - у вихідному патрубку турбіни. Розширення пари від Р₀ до Р_к^´ за останнім східцем турбіни відбувається у послідовно розташованих східцях турбінної установки, при цьому кінцевий стан попереднього східця є початковим для наступного. При розширенні пари і зниженні тиску підвищуються об'єми. Для цього збільшуються діаметри східців.

В багатосхідчастій турбіні втрати енергії частково повертаються – цей процес називається поверненням теплоти і складає 3-5% передбачуваного тепло перепаду.

Рисунок 1.4.9 – Процес розширення пари в багатосхідцевій турбіні активного типу в h,S- діаграмі

Коефіцієнт повернення теплоти :

– кількість східців

- область перегрітої пари

- область вологої пари

- перехід від перегрітої пари до вологої пари