Общая характеристика нерасчетных режимов

Работа турбин на нерасчетных режимах.

Область применения и конструкционные особенности.

В настоящее время выходные диффузоры за последней ступенью турбины применяют во всех случаях, когда это возможно. Конструктивные трудности (расположение подшипника внутри кольцевого диффузора, подвод и отвод масла, обеспечение жесткости несущей части диффузора и стоек и т.д.) вполне окупаются возможностью повысить КПД турбины на несколько процентов. В ряде случаев рациональное решение может дать применение лопаточного диффузора в виде спрямляющей решетки, которая по осевой протяженности соизмерима с обычным лопаточным венцом, а при a₂<50° может существенно повысить КПД ступени. Лопаточные диффузоры имеют больший КПД по сравнению с безлопаточными.

В газотурбинных двигателях переходные патрубки между турбинами выполняются в виде диффузоров. Что повышает их эффективность.

Особо следует отметить применение выходного диффузора в малоступенчатых (одноступенчатых) газовых турбинах, где имеется большая выходная энергия.

В паровых турбинах низкого давления с многоступенчатой проточной частью из –за ограниченности осевого габарита не остается места для диффузора, а конденсатор располагается под турбиной. В этом случае выпускному патрубку, отводящему пар в конденсатор, придают форму криволинейного диффузора, что позволяет уменьшить потерю энергии на выпуск пара в конденсатор. При осевом расположении конденсатора формирование выпускного диффузора значительно упрощается, который может быть прямоосным.

В радиально – осевых центростремительных ступенях выходной диффузор выполняется обычно круглым сплошным с обтекателем для повышения его КПД.

За промежуточными ступенями, как уже отмечалось, диффузоры не устанавливаются, так как имеет место более полное использование выходной энергии в последующих ступенях.

Номинальный режим работы турбины обычно совпадает с полной загрузкой. Поэтому нерасчетные режимы в основном являются режимами долевых или частичных нагрузок, которые охватывает широкую область режимов от номинальной мощности (100%) до нуля (N=0). Исключение составляют перегрузочные режимы (от 100 до 110% номинальной мощности).

В судовых турбинах с уменьшением мощности обычно уменьшается располагаемая работа, расход рабочего тела и число оборотов. Это справедливо и для каждой ступени в отдельности, за исключением регулировочной, требующей специального рассмотрения.

На долевых нагрузках сохранят силу уравнения расхода, энергии, количества движения и другие, но геометрия турбинных решеток остается неизменной. Поэтому для режимов, отличных от расчетного, особую роль играют вопросы соответствия формы канала характеристикам потока. Несоответствие геометрии решеток и параметров рабочего тела приводит к перестройке течения, к ограничению пропускной способности решеток, а следовательно, всей турбинной ступени и группы ступеней. Обычно перестройка потока сопровождается добавочными потерями энергии, которые могут существенно превышать потери на номинальном режиме. Важную ограничительную роль играют критические режимы течения.