Паровая турбина типа К-26-3,0 (стр. 5 из 12)
Рис. 3. Тепловой процесс в регулирующей ступени
2. Нерегулируемые ступени2.1.Типы нерегулируемых ступеней
Нерегулируемые ступени современных конденсационных паровых турбин можно разделить на три группы: а) ступени высокого давления, работающие в области малых объемных расходов пара (в области повышенного давления); б) ступени среднего давления или промежуточные ступени, в которых объемы пара достаточно велики; в) ступени низкого давления, работающие, как правило, под вакуумом, где объемы пара достигают очень большой величины.
Это деление ступеней на группы является довольно условным, тем не менее, при расчетах и конструировании этих ступеней имеются особенности, которые надо учитывать, и это оправдывает такую их классификацию.
В современном паротурбостроении активные и реактивные турбины средних и больших мощностей получили равное распространение. Только при малых мощностях, когда приходится выполнять турбины с парциальным подводом пара в ступенях высокого давления, реактивная конструкция оказалась непригодной. Для больших турбин, как с точки зрения эксплуатации, так и в отношении экономичности оба типа турбин практически равноценны. Если, с одной стороны, в реактивных ступенях условия обтекания рабочих решеток несравненно лучше, чем в активных, то, с другой стороны, к.п.д. реактивной ступени сильно зависит от утечек через внутренние зазоры ступени. Кроме того, в реактивной турбине обычно разгрузочный диск (поршень или думмис) большого диаметра, являющийся частью переднего уплотнения, и к.п.д. турбины снижается из-за увеличенных утечек через переднее уплотнение. Все это приводит в конечном итоге к примерно равной экономичности обоих турбин. Технология изготовления каждого из этих типов имеет свои особенности. В соответствии с типом турбин, которые получили распространение на том или ином заводе, применяется специализированное оборудование, оснастка, приспособления.
Поэтому каждый завод придерживается той или другой конструкции.Если отвлечься от этих практических соображений, то следует иметь в виду, что выполнение активных ступеней целесообразно в области малых расходов, то есть в ступенях высокого давления, где существенно сказываются потери на утечках. Наоборот, в области низких давлений, где удельные объемы пара велики и соответственно высота лопаток и веерность ступени значительны, преимущество имеют реактивные ступени. Ступени низкого давления современных активных паровых турбин выполняются со значительной реакцией, которая часто для последней ступени на средней окружности достигает 0,6 и более.
2.2. Ориентировочные параметры последней ступени
Упрощенная форма уравнения неразрывностигде Gк – расход пара через последнюю ступень (расход в конденсатор), Gк=19,33 кг/с (из расчета РППВ);
υк – удельный объем пара за РК последней ступени (находим по давлению
и энтальпии 
по i,S – диаграмме), υк=33,06 м3/кг;fz – ометаемая площадь последней ступени
с2z – осевая составляющая абсолютной скорости выхода потока.
Принимаем α2=90º. Таким образом
.Выходная кинетическая энергия за последней ступенью не используется.
, 
. Т.о. 
. 
Учитывая эти выражения формула для вычисления среднего диаметра последней ступени выглядит следующим образом
,где втулочное отношение принимается по прототипу. По прототипу конденсационной турбины АКв-18 НЗЛ [4] принимаем
. Коэффициент 
ζвс принимаем равным 0,03. Получим
Тогда получаем
.Величина окружной скорости на средней окружности последней ступени
.Определим ориентировочно характеристическое число последней ступени по формуле
где n – число венцов рабочих лопаток, n=1;
φz – коэффициент скорости, φz=0,96;
α1z – угол выхода потока из направляющего аппарата последней ступени. Выбирается по рекомендациям α1z=30º [2].
Степень реактивности на средней окружности вычисляем по выражению
здесь
- степень реактивности последней ступени у корня. Примем 
. Тогда
.Оптимальное характеристическое число
Тепловой перепад, срабатываемый в последней ступени
.2.3. Ориентировочные параметры первой нерегулируемой ступени
Основной задачей является обеспечение достаточной высоты направляющих лопаток, при которых достигается наибольшая экономичность.
Воспользуемся уравнением неразрывности для соплового аппарата первой ступени
где
- теоретический расход пара через направляющий аппарат (НА).
, 
- коэффициент расхода направляющей решетки (НР);
- действительный расход пара через НА. Предварительно определяется по выражению
.
- удельный объем пара за направляющим аппаратом. Ориентировочный тепловой перепад в 1-ой ступени 
кДж/кг. Принимаем 
кДж/кг. Т. к. для 1-ой ступени давления коэффициент использования выходной кинетической энергии из предыдущей ступени μвх=0, то процесс расширения начинается от точки 2 (см. рис. 3). Ступень предварительно принимаем активной, ρ(1)=0. По i,S – диаграмме найдем 
м3/кг.
Здесь x принимаем равным xopt, т. к. при изменении нагрузки турбины режимный коэффициент x 1-ых ступеней конденсационных турбин практически не изменяется.
Подставляя вышеуказанные выражения в уравнение неразрывности, получим
По рекомендациям принимаем
[3]. Чтобы полнее использовать кинетическую энергию потока из регулирующей ступени примем 
. Тогда 
По рис. 6.11 [3] коэффициент скорости
. Тогда
Окружная скорость 1-ой ступени на средней окружности
Изоэнтропийный перепад энтальпий на 1-ую ступень
2.4. Ориентировочные параметры промежуточных ступеней давления. Формирование проточной части нерегулируемых ступеней