Расчёт регулирующей ступени паровой турбины.

1. Построение теплового процесса паровой турбины на i-s диаграмме.
2. Расчёт регулирующей ступени.

Исходные данные:

Тип турбины:

1. Мощность на зажимах генератора N_Э , кВт

2. Рабочая частота вращения ротора турбины n, об./

3. Рабочее давление пара перед стопорным клапаном P₀, МПа

4. Температура пара перед стопорным клапаном t₀, ˚С 535

5. Давление отработанного пара (давление в конденсаторе), МПа

1-1. Построение процесса на i-s диаграмме и определение расхода пара для турбин, работающих с противодавлением без регулируемого отбора пара.

1.На диаграмме i-s (рисунок 1) по параметрам p₀, t₀ наносим точку А₀ (состояние пара перед стопорным клапаном).

2.Из точки А₀ проводим линию изоэнтропийного процесса до пересечения с изобарой, соответствующей давлению обратного пара p_к. Точку пересечения обозначаем А_1t.

3.Определяем разность энтальпий точек А₀ и А_1t.

i₀ – i_1t = H₀,

т.е. располагаемый теплоперепад на турбину без учёта потери давления в стопорном и регулирующих клапанах.

4.Потерю давления в стопорном и регулирующих клапанах за счёт дросселирования принимают Dр = (0,03 ¸ 0,05)∙p₀. Берём Dр = 0,05∙p₀ = 0,05∙9 = 0,45 МПа, так что давление пара перед соплами регулирующей ступени p^’₀ = 0,95∙p₀. На диаграмме i-s с помощью лекала проводим изобару, соответствующую давлению p^’₀.

5.Проведя из точки А₀ линию постоянной энтальпии i = const до пересечения с изобарой p^’₀, намечаем точку A^’₀, соответствующую состоянию пара перед соплами регулирующей ступени.

6.Потерю давления в выхлопном патрубке (от последней ступени турбины до конденсатора) принимаем Dр_в.п » (0,02 ¸ 0,08)∙р_к. Нижний предел берут для турбин, работающих с противодавлением, верхний – для конденсационных турбин.

7.Определяем давление пара на выходе из последней ступени

р₂ = р_К + Dр_в.п. Изобару р₂ наносим на диаграмму i–s.

8.Проведя из точки A^’₀ линию изоэнтропийного процесса до пересечения с изобарой р₂, намечаем точку A^’_1t. Определяем разность энтальпий в точках A^’₀ и A^’_1t

H’₀ = i₀ – i’_1t,

т.е. изоэнтропийный теплоперепад в турбине с учётом потерь в стопорном и регулирующих клапанах и выпускном патрубке.

9.Из графика зависимости h_ое = f (N_e [1, рис. 2] определяем среднее значение относительного эффективного к.п.д. h_ое проектируемой турбины.

10.Из графика зависимости h_м = f (N_э [1, рис. 3] определяем механический к.п.д. h_м проектируемой турбины.

11.Находим внутренний относительный к.п.д. турбины:

12.Определяем предполагаемый используемый теплоперепад в турбине

H_i = H₀h_оi ;

13.Откладывая от точки A^’₀ (рис. 1) вниз по изоэнтропе используемый теплоперепад H_i и проводя через точку С линию, параллельную оси s, до пересечения с изобарой р₂, получаем точку В, характеризующую предполагаемое состояние пара после выхода из последней ступени турбины. Соединив точки A^’₀ и В прямой линией, определяем предполагаемый процесс в турбине. Продлив горизонтальную линию от точки В до пересечения с изобарой р₂, получаем точку В_к, характеризующую состояние пара при входе в конденсатор или на выходе из патрубка турбины, работающей с противодавлением.

14.Определяем секундный расход пара:

в единицах СИ

G_ут = (0,005–0,02)∙G₀ – утечка пара через переднее концевое уплотнение .

Часовой расход пара D₀ = 3600∙G₀

Здесь H₀ – располагаемый теплоперепад, кДж/кг; h_р – к.п.д. редуктора, определяемый из графика зависимости h_р = f (N_э) (1, рис.4); h_г – к.п.д. генератора, определяемый из графика зависимости h_г = f (N_э) (1, рис.5).

Таблица 1

Определяемые величины	Отношения u/c1
			Оптимальное значение
Окружная скорость рабочих лопаток
Диаметр ступени
Входной угол первого ряда рабочих лопаток
Выходной угол первого ряда рабочих лопаток b2 = [b1 – (3¸5)]°
Относительная скорость пара на выходе первого ряда рабочих лопаток w1, м/с
Скоростной коэффициент на первом ряду рабочих лопаток j
Относительная скорость пара на выходе первого ряда рабочих лопаток w2 = j∙w1, м/с
Угол направления вектора скорости с2 на выходе из первого ряда рабочих лопаток
Абсолютная скорость пара на выходе из первого ряда рабочих лопаток с2, м/с
Угол истечения пара из направляющих лопаток a’1 = [a2 – (3¸5)]°
Сумма углов (a’1 + a2)°
Скоростной коэффициент на направляющих лопатках yн
Абсолютная скорость пара на выходе из направляю­щих лопаток м/с
Относительная скорость пара на выходе второго ряда рабочих лопаток , м/с
Входной угол второго ряда рабочих лопаток ( )°
Выходной угол второго ряда рабочих лопаток = [b1 – (3¸5)]°
Сумма углов ( )°
Скоростной коэффициент на втором ряду рабочих лопаток yр
Относительная скорость пара на выходе второго ряда рабочих лопаток , м/с
Угол направления вектора скорости на выходе из второго ряда рабочих лопаток ( )°
Абсолютная скорость пара на выходе из второго ряда рабочих лопаток , м/с
Проекция вектора скорости с1 на направление u c1u, м/с
Проекция вектора скорости с2 на направление u c2u, м/с
Проекция вектора скорости с’1 на направление u c’1u, м/с
Проекция вектора скорости с’2 на направление u c’2u, м/с
Сумма проекций Sсu = S (с1u ± с2u) м/с
Относительный к.п.д. на лопатках
Высота сопел l, см
Степень парциальности e
Средняя высота рабочих лопаток l1ср, см
Потери на трение и вентиляцию Nт.в, кВт
Потери на трение и вентиляцию для 1 кг пара, выраженные в тепловых единицах, кДж/кг
Поправка
Внутренний относительный к.п.д. ступени hoi = hо.л – xт.в