Вопрос № 323 Чем вызвано изготовление турбин с частотой вращения 25 с-1

Частота вращения ротора п оказывает значитель­ное влияние на предельную мощность турбины. При уменьшении в 2 раза предельная мощность турбины увеличивается в 4 раза. В настоящее время турбины большой мощности, работающие на пере­гретом паре, выполняют на частоту вращения n = 50 c ^-1; для АЭС турбины насыщенного пара мощ­ностью 750—1000 МВт выполняют, как правило, на n = 50 c ^-1, а мощностью, равной 1000 МВт и более, — на n = 25 c ^-1. При переходе от частоты вращения n = 50 c ^-1 к n = 25 c ^-1 наибольшую мощность однопоточной турбины практически не увеличивают в 4 раза, как это следует из, по следующим причинам. Во-первых, в настоящее время при уве­личении предельной мощности в 4 раза вследствие увеличения строительных размеров роторов, кон­денсаторов, выходных патрубков их технологиче­ское выполнение является трудно осуществимым. Поэтому высоту лопаток и средний диаметр ступе­ни в тихоходных турбинах увеличивают приблизи­тельно в 1,5 раза.

Во-вторых, чтобы повысить КПД проточной части ЦНД и в особенности последней ступени отношение среднего диаметра к высоте лопатки d/l не выполняют предельно низким, как для турбин с n = 50 c ^-1. При этом уменьшаются числа М в ре­шетках, появляется возможность профилирования сопловых и рабочих лопаток с меньшими аэроди­намическими потерями.

Вопрос № 324 Почему применение титанового сплава позволяет увеличить мощность турбины?

Плотность материала рабочих лопаток ρ влияет на предельную мощность турбины в совокупности с допустимым напряжением этого материала σ. Чем меньше отношение ρ/σ для материала рабочих лопаток, тем больше предельная мощность турбины.

Было освоено применение для рабочих лопаток последних ступеней сравнительно легкого титанового сплава ρ=4,5*10³кг/м³ с высоким уровнем допускаемых напряжений. Отношение ρ/σ для титанового сплава равно 12,6 кг/(м³*МПа);для нержавеющей стали, применяемой для рабочих лопаток 17,3 кг/(м³*МПа). Применение титанового сплава позволяет повысить предельную мощность приблизительно в 1,5 раза.

N_i= где m - коэф-т учитывающий выработку мощности потоками пара, направленными в регенеративный отбор

1/k_разгр ≈0,35-0,65

fп/fк – коэф-нт зависящий от отношения площадей периферийного и корневого сечений.

Чем меньше ρ, тем меньше центробежные силы от вращения последних ступеней с большей кольцевой площадью выхода.

Вопрос № 325 Как определяется число ступеней в турбине и осуществляется разбивка теплоперепадов между ними.

Задача по определению числа ступеней турбины и распределения теплоперепадов по ступеням не имеет одного решения. С  числа ступеней  средние диаметры решеток,  высоты лопаток и соответственно  КПД проточной части. Поэтому для турбины на дорогом топливе или для турбины, работающей в базовом режиме нагрузке проточную часть целесообразно выполнять с большим числом ступеней. Наоборот, если в первую очередь важно снизить стоимость изготовления турбины, то ее проточную часть выполняют с пониженным числом ступеней в одном или двух цилиндрах.

При распределении теплоперепадов по ступеням необходимо обеспечить плавность изменения диаметров вдоль проточной части от первой нерегулируемой до последней ступени.

Определение числа ступеней турбины и разбивку теплоперепадов по ступеням рационально производить с помощью специальной диаграммы. В многоцилидровой турбине определение числа ступеней и разбивку теплоперепадов по ним выполняют для каждого цилиндра отдельно, т.е. обеспечивают плавность проточной части. Для построения диаграммы выбирают произвольны й отрезок а на оси абсцисс. В начале отрезка откладывают диаметр первой нерегулируемой ступени, в конце отрезка диаметр последней ступени. Затем в соответствии с указанными ординатами проводят кривую диаметров всех промежуточных ступеней d.также строят кривую x_ф=u/C_ф