Многоступенчатая турбина со ступенями скорости и комбинированная

Идея ступеней скорости пара заключается в том, что сначала его потенциальная энергия в расширяющихся соплах полностью преобразуется в кинетическую энергию, а уже затем она превращается в механическую работу на двух или на трех рядах лопаток.

Схема турбины с двумя ступенями скорости представлена на рис. 90.

Рис 88 Устройство и принцип действия простейшей активной турбины а — график изменения давления и скорости пара, б — продольный разрез турбины

Она отличается от схемы одноступенчатой турбины (см. рис. 88) тем, что на ободе диска 3 (см. рис. 90) установлено два ряда рабочих лопаток 1 и 5, а в промежутке между ними помещен ряд направляющих лопаток 6, закрепленных в корпусе турбины 4. В верхней части рис. 90 построена диаграмма изменения давления и скорости пара. Свежий пар, подводимый к соплам 2, расширяется в них от давления р₀ до давления р₁. Далее при прохождении пара между лопатками его давление уже не меняется, т. е. по обе стороны диска оно остается неизменным (р₁ = р₂).

Скорость пара при расширении его в соплах увеличивается до значения с₁. С этой скоростью пар поступает на первый ряд рабочих лопаток, где вследствие преобразования части кинетической энергии в механическую работу и затраты на преодоление вредных сопротивлений скорость уменьшается до значения с₂, с которой он и поступает на направляющие лопатки.

Направляющие лопатки аналогичны рабочим, но выгнуты в противоположную сторону. Так как они неподвижны, никакой работы на них пар не совершает, а потому скорость пара уменьшается немного (до c’₁), что происходит вследствие затраты некоторой части кинетической энергии на преодоление вредных сопротивлений на этих лопатках.

На рабочих лопатках второго ряда опять кинетическая энергия пара преобразуется в механическую работу. Поэтому скорость пара с’₁, с которой он входит на этот ряд лопаток, снижается до с'₂.

В рассматриваемой турбине (как и в одноступенчатой) все расширение пара происходит сразу в соплах одной ступени, но кинетическая энергия используется на двух рядах рабочих лопаток, поэтому турбина называется активной с одной ступенью давления и двумя ступенями скорости. Диск этой турбины в отличие от одноступенчатого диска, имеющего один ряд рабочих лопаток (одну ступень скорости), называется двухвенечным, или диском с двумя ступенями скорости.

Встречаются колеса с двумя, тремя и четырьмя ступенями скорости, но в настоящее время их строят обычно с двумя ступенями и реже — с тремя. Это объясняется тем, что к. п. д. турбины резко уменьшается с увеличением числа ступеней скорости.

Пар на лопатках турбины со ступенями скорости не расширяется, высота же лопаток от ряда к ряду постепенно возрастает в связи с тем, что скорость течения пара постепенно (от ряда к ряду) убывает, и, чтобы пропустить в единицу времени ту же массу (и тот же объем) пара, но с меньшей скоростью, требуются каналы с большим проходным сечением.

Преимуществом турбин со ступенями скорости является простота устройства, малая масса и небольшие размеры, невысокая стоимость. Существенный недостаток — низкая экономичность (эффективный к. п. д. турбины с двумя ступенями скорости составляет 0,55—0,65).

Турбины со ступенями скорости широко распространены в качестве двигателей для привода вспомогательных механизмов (генераторов, насосов, вентиляторов), в качестве турбин заднего хода и первой ступени в турбинах со ступенями давления.

Во вспомогательных турбинах ценят простоту устройства и удобство обслуживания; небольшая мощность и возможность использования отработавшего пара на подогрев питательной воды позволяют не считаться с их низкой экономичностью.

Небольшая экономичность турбин заднего хода также не имеет существенного значения, так как продолжительность работы судна на задний ход невелика.

Использование двухвенечного колеса в качестве первой (регулировочной) ступени позволяет уменьшить размеры и массу турбины, так как двухвенечное колесо заменяет четыре одновенечных диска. Однако в целях повышения экономичности вопрос о регулировочной ступени в турбинах большой мощности часто решается в пользу одновенечных дисков большого диаметра, обладающих высоким к.п.д. на расчетном режиме.

Турбины со ступенями давления, у которых одна или несколько ступеней давления имеют ступени скорости, называются активными комбинированными.

Рис 91 Комбинированная активная турбина

На рис. 91 представлена комбинированная активная турбина с пер- вои ступенью давления в виде двухвенечного колеса. В верхней части рисунка показаны кривые изменения давления р и абсолютной скорости с пара при течении его по проточной части. Турбины такого типа устанавливают в качестве приводов мощных вспомогательных электрогенераторов и насосов.

Дата добавления: 2015-05-08