Потери энергии и КПД турбины

Внутренние потери. Все потери энергии паровой турбины подразделяются на две группы: внутренние и внешние. Внутрен­ние потери возникают внутри корпуса турбины и приводят к уменьшению используемого теплоперепада. Они представля­ют собой потерю энергии пара на трение, вихри, удар и пр. По­терянная энергия превращается в теплоту, повышая конечную энтальпию пара.

- Потери на трение и вентиляцию. Потеря на тре­ние диска о пар вызвана тем, что вращающийся диск увлекает за собой окружающие его частицы пара. На преодоление трения и сообщения частицам пара ускорения затрачивается некоторая энергия.

- Потеря на вентиляцию возникает в первых ступенях активных турбин, имеющих парциальный подвод пара, когда рабочие ло­патки, проходя промежутки между соплами, действуют как вентилятор, подсасывая пар из зазора и прокачивая его с одной сто­роны диска на другую. Кроме того, при подходе лопатки к соплу струя рабочего пара «выколачивает» нерабочий пар, заполняю­щий канал лопатки. На все это тратится часть энергии струи рабо­чего пара.

- Потеря от влажности пара. Эта потеря возникает в последних ступенях конденсационных турбин, работающих в об­ласти влажного пара. Частицы влаги в паре движутся медленнее сухого пара, а потому их относительная скорость направлена не по касательной к входной кромке лопаток. Ударяясь о спинки лопаток, частицы влаги производят тормозящее действие на ро­тор, снижая работу, передаваемую на лопатки. Одновременно ка­пельки воды разрушающе действуют на входные кромки рабочих лопаток. Поэтому минимально допустимым значением сухости пара в последних ступенях турбины можно считать jc = 0,88... 0,90.

Внешние потери турбины. К внешним потерям турбины отно­сятся потери от утечки пара через концевые уплотнения и меха­нические потери.

Потеря от утечки пара через концевые уплот­нения увеличивает расход пара на турбину. Она не влияет на энтальпию пара, а потому ее относят к внешним, а не внутрен­ним потерям.

Механические потери определяются затратой части энергии на преодоление трения в опорных и упорных подшипниках турбины (включая опорные подшипники электрического генератора или другой машины, соединенной с валом турбины), на привод сис­темы регулирования и главного масляного насоса. Потери на тре­ние превращаются в теплоту, поглощаемую смазочным маслом.

Мощности, КПД и расход пара. Внутренней мощность на­зывают мощность, развиваемую внутри корпуса турбины. Внут­ренняя мощность меньше мощности, развиваемой идеальным двигателем, на величину внутренних потерь.

Эффективной мощностью называют мощность, снимаемую с вала или соединительной муфты турбины. Она меньше внутрен­ней мощности на величину мощности механических потерь.

Электрической мощностью называют мощность, снимаемую с зажимов генератора. Электрическая мощность меньше эффек­тивной на величину электрических потерь.

Коэффициенты полезного действия характеризуют степень со­вершенства двигателя и служат для сравнения двигателей и ана­лиза их работы.

Механический КПД зависит от типа двигателя и его мощно­сти. У турбин механический КПД выше, чем у поршневых двига­телей, у которых есть возвратно-поступательно движущиеся ча­сти, обусловливающие большие потери на трение. Чем выше мощ­ность двигателя, тем больше его механический КПД. Механи­ческий КПД турбин достаточно высок и для турбин мощностью от 500 до 5000 кВт составляет 96...99%, а для турбин мощно­стью более 5000 кВт – 99...99,5 %.

Коэффициент полезного действия электрического генератора на­зывают отношение электрической мощности к эффективной

Для электрических генераторов мощностью от 500 до 5000 кВт г|г = 92,5...96%, а для генераторов мощностью более 5000 кВт – Лг = 96...99%.

Помимо рассмотренных выше КПД применяют еще группу относительных и абсолютных КПД. Относительные КПД по­лучают путем сравнения той или иной мощности действительно­го двигателя с мощностью идеального двигателя.

Характеристикой экономичности паровой турбины наряду с КПД является удельный расход пара, т.е. расход пара в единицу времени на единицу вырабатываемой мощности.