2020-06-10
299Билет 7
Вопрос 1
Относительный лопаточный КПД
Запишем баланс энергии в ступени
.
Поделим правую и левую части уравнения на 
и получим баланс энергии в относительных единицах
1 = h ол+(x 1+ x 2+ x ВС).
Здесь h ол - относительный лопаточный КПД ступени, называется относительным, так как учитывает только потери в ступени турбины и не учитывает потери в цикле, то есть в конденсаторе с охлаждающей водой;
x 1 – коэффициент потерь энергии в сопловой решетке;
x 2 – коэффициент потерь энергии в рабочей решетке;
x ВС – коэффициент потерь энергии с выходной скоростью.
Относительный лопаточный КПД ступени h ол - это отношение полезной работы потока в ступени к располагаемому теплоперепаду ступени.
,
или, в относительных величинах
.
Вопрос 2
Металл корпуса
При изменении режима работы турбоустановки (пуск, останов, повышение/снижение нагрузки) происходит значительное изменение температуры пара в проточной части. При этом в деталях и других элементах турбоустановки возникает нестационарное распределение температур.
|
|
|
Это приводит к двум явлениям.
1. Разные детали турбины прогреваются по-разному и их тепловое расширение оказывается различным. Поэтому возникает опасность задеваний вращающихся элементов ротора о неподвижные корпуса, освобождение отдельных деталей на валу, затруднение свободного теплового расширения обойм и диафрагм в расточках корпуса.
2. В деталях, вследствие неравномерного прогрева, возникают температурные напряжения, приводящие при их циклическом повторении к трещинам малоцикловой усталости.
В эксплуатации неравномерный нагрев корпуса турбины наиболее вероятен при изменении температуры пара:
а) пуск/останов или изменение нагрузки;
б) заброс воды в проточную часть из подогревателей через отборы турбины (при отказе обратных клапанов).
 |
Dt = t верх - t низ
 |
Как правило наиболее вероятно "захолаживание" низа корпуса турбины:
Dt = t верх - t низ = + Dt (верх горячее низа).
Это обычно приводит к раскрытию фланцев и вследствие резкого сжатия низа корпуса - изгиб верха: общий прогиб корпуса вверх.
Dt = t верх - t низ = ‑ Dt (верх холоднее низа) как правило в эксплуатации маловероятно. Однако этот случай также может привести к раскрытию фланцев и прогибу корпуса вниз.
Появление разности температур металла по толщине стенки корпуса или по ширине фланцев вызывает возникновение знакопеременных термических напряжений.
При циклическом повторении (нагрев - охлаждение и т.д.) это приводит к появлению трещин малоцикловой усталости.
|
|
|
Расчеты показывают, что каждые 10°С разности t в - t н создают прогиб 0.13...0.15 мм.
При больших Dt возникает опасность:
а) раскрытие фланцевого разъема - пропаривание - размыв (влажным паром) фланцевого разъема;
 |  |  |
б) задевания между ротором и гребнями уплотнений в нижних частях диафрагм.
Билет 8
Вопрос 1
Влияние режима работы ступени на относительный лопаточный КПД
Зная тепловой перепад ступени, можно рассчитать так называемую фиктивную скорость ступени:
® 
c ф – скорость, которую мог бы приобрести поток пара, если бы весь тепловой перепад срабатывается на соплах.
Отношение u / c ф является важнейшей характеристикой ступени.
Наибольшее влияние на h ол оказывает характеристика ступени x ф = u / c ф.
Рассмотрим зависимость h ол = f (u / c ф) на примере ступени активного типа.
Если исследовать изменение потерь x 1, x 2, x вс от u / c ф, то можно сделать следующие выводы:
- профили сопловых и рабочих решеток с точки зрения аэродинамики потока весьма совершенны и в различных режимах работы ступени потери энергии потока x 1 и x 2 мало изменяются (x 1=6…8%, x 2=8…12%).
- наибольший вклад в изменение h ол вносит потеря энергии с выходной скоростью
, где 
- потеря энергии потока с выходной скоростью зависит от величины a 2:
(при a 2=90° мы имеем минимальные значения c 2, DН вс, x вс)
Следовательно u / c ф=oрt и h ол=max.
Максимальный КПД ступени будет:
для активной при 
для реактивной при 
j = c 1/ c 1t - скоростной коэффициент сопловой решетки, то есть отношение действительной скорости истечения пара из сопл к теоретической (j = 0,94…0,98).
Выводы:
1. Относительный лопаточный КПД ступени характеризует аэродинамическое совершенство решеток и потерю энергии потока с выходной скоростью.
2. Наивысшая экономичность для активной ступени будет при 
, для реактивной при 
.
При заданной окружной скорости ступени u = pdn (p =3,14159…, d = const, n = const) ступень с наивысшей экономичностью может переработать вполне определенный тепловой перепад.
Любое отклонение режима работы ступени от режима с оптимальным значением u / c ф неизбежно приведет к снижению КПД.
Вопрос 2
. Осевой сдвиг ротора
Общие положения
Контроль за осевым сдвигом ротора позволяет определить смещение ротора относительно упорного подшипника. Осевой сдвиг ротора зависит от режима работы турбины и характеризует осевую нагрузку. Предусмотрена защита от недопустимого осевого сдвига.
Положение ротора турбины по отношению к корпусу фиксируется упорным подшипником, воспринимающим осевую нагрузку при работе турбины. Осевая нагрузка создается паровым усилием, действующим на ротор. Упорный подшипник рассчитан на эту нагрузку. Однако в результате заноса проточной части примесями, гидравлических ударов либо перегрузки турбины возможно возрастание нагрузки сверх расчетной. При чрезмерном возрастании осевой нагрузки либо отклонениях от расчетных режимов работы подшипников возможно выплавление баббитовой заливки колодок упорного подшипника. (Под отклонением от расчетных режимов работы подшипников понимается недостаточная подача масла, высокая температура, загрязнение масла.)
Процесс выплавления баббита скоротечен и составляет несколько секунд. За это же время происходит осевой сдвиг. Недопустимый осевой сдвиг (то есть осевое смещение ротора относительно статора, при котором полностью выбирается осевой зазор ступеней) на работающей турбине ведет к тяжелым последствиям. Для обеспечения надежного контроля за положением ротора в упорном подшипнике на турбине установлено устройство контроля и регистрации осевого сдвига ротора.
