Глава 3. Теория турбинной ступени.

Турбинная ступень.

Конструкция турбинных ступеней, роль сопловых и рабочих решеток в преобразовании энергии.

Как рассмотрено в предыдущем параграфе, в активной ступени при оптимальном отношении скоростей срабатываются относительно небольшие теплоперепады H 0=30...100 кДж/кг. Ограничение срабатываемоготеплоперепада обусловлено допустимыми окружными скоростями рабочих лопаток, условиями прочности диска или технологией изготовления ротора турбины.

В некоторых же случаях требуется переработать в ступени значительно больший теплоперепад при умеренной окружной скорости и одновременно при высоком КПД.

Для того чтобы использовать эту кинетическую энергию, можно после первого ряда рабочих лопаток расположить неподвижный поворотный аппарат, т. е. решетку, в которой потоку (с выходной скоростью с 2) придается иное направление. Выходящий из этой поворотной решетки поток пара поступает во вторую рабочую peшетку, где кинетическая энергия парового потока преобразуется в работу на ободе диска (рис. 3.1). Если за вторым рядом рабочих лопаток паровой поток все еще обладает значительной кинетической энергией, то могут быть поставлены вторая поворотная решетка и третья рабочая решетка.

Такого типа ступени, где при одной сопловой решетке преобразование кинетической энергии производится в нескольких рабочих решетках, называются ступенями скорости.

Чем больше перерабатываемый тепловой перепад при заданной окружной скорости, тем целесообразнее применять большее число венцов, т. е. число рядов рабочих лопаток в ступени скорости.

Однако, как будет показано ниже, наибольший КПД, который может быть достигнут в ступени, уменьшается по мере увеличения числа венцов и, следовательно, числа решеток. Поэтому практически в современных турбинах применяются только двухвенечные ступени скорости.

Рис. 3.1. Двухвенечная ступень скорости:

А)-проточная часть; б)-треугольники скоростей и профили лопаток

Классификация ступеней

В практике турбостроения используются ступени с различным направлением потока - осевые, когда частицы пара движутся по поверхностям, близким к цилиндрическим, а также радиально-осевые, диагональные и др. Однако в крупных энергетических паровых турбинах, за редким исключением, используются ступени осевые или с небольшим отклонением от строго осевого направления. Поэтому в дальнейшем рассматриваются только осевые ступени.

Делятся на активные и реактивные (рис 3.2)

Рис. 3.2 Проточные части и профили решеток турбинной ступени: