PARTNERZY PORTALU

Turbiny parowe

Turbiny parowe
Fot. Adobestock/PTWP
  • Ten tekst jest częścią STREFY PREMIUM WNP.PL
  • Autor: Marcin Małek
  • Dodano: 11-03-2008 00:00

Turbiny są wykonywane jako wielostopniowe ze względu na konieczność zmniejszania prędkości obwodowych, które przy całkowitym rozprężeniu pary w jednym stopniu wypadałyby bardzo duże. W zależności od tego, czy wszystkie stopnie turbiny znajdują się we wspólnej obudowie, czy też nie, dzielimy je na jedno-i wielokadłubowe.

1. Klasyfikacja turbin

W zależności od sposobu rozprężania pary turbiny dzielimy na akcyjne, w których rozprężanie pary następuje tylko w łopatkach kierowniczych oraz reakcyjne, w których para rozpręża się zarówno w kierownicach, jak i w łopatkach wirujących.
Ze względu na ciśnienie na wylocie turbiny, decydującym o jej zastosowaniu, turbiny dzielimy na:
1. Turbiny kondensacyjne, będące podstawowym wyposażeniem elektrowni zawodowych, w których dąży się do uzyskania maksymalnej mocy mechanicznej. W skraplaczu utrzymywana jest wysoka próżnia, zależna od temperatury wody chłodzącej. Dla podgrzewu regeneracyjnego skroplin i wody zasilającej stosuje się nieregulowane upusty pary. Liczba upustów zależy od mocy turbiny i od parametrów pary; w jednostkach małej mocy (do kilku megawatów) może w ogóle nie być upustów.
2. Turbiny przeciwprężne, w których ilość wytworzonej energii mechanicznej zależy od każdorazowego zapotrzebowania pary odlotowej. Turbiny tego typu wykorzystują tylko część spadku entalpii na pracę mechaniczną. Całą parę odlotową o parametrach zależnych od potrzeb odbiorców tej pary oddają na cele technologiczne lub grzewcze.
W elektrowniach turbiny przeciwprężne są stosowane niekiedy do napędu maszyn pomocniczych, jak pompy, wentylatory, przy czym para odlotowa jest wykorzystywana na potrzeby własne elektrowni do podgrzewania skroplin, do suszenia węgla itp.
Turbiny czołowe, jako specjalny przypadek zastosowania turbin przeciwprężnych, służą jako uzupełnienie dla elektrowni niskoprężnych.
3. Turbiny upustowo-kondensacyjne, zwane w skrócie upustowymi, przystosowane są do oddawania znacznych ilości pary przy określonym ciśnieniu, na cele grzewcze lub technologiczne. Reszta pary, której natężenie przepływu zależy od chwilowego obciążenia elektrycznego jest kierowana do skraplacza.
4. Turbiny upustowo-przeciwprężne mają upusty do pary o ciśnieniu pośrednim, najczęściej do celów technologicznych. Reszta pary wylotowej o przeciwciśnieniu stałym jest oddawana do celów grzewczych lub technologicznych, gdy istnieje zapotrzebowanie pary o różnych ciśnieniach.

2. Wyjaśnienie zasady pracy turbiny parowej

Turbina parowa jest silnikiem cieplnym wirnikowym. W turbinie parowej, tak jak w tłokowym silniku parowym, odbywa się przetwarzanie energii pary wodnej, dopływającej do silnika z kotła, w pracę mechaniczną, proces ten jednak przebiega w sposób odmienny. W tłokowym silniku parowym praca mechaniczna jest wytwarzana bezpośrednio przy przesuwaniu tłoka w cylindrze silnika pod wpływem ciśnienia pary na tłok. Natomiast w turbinie parowej energia pary rozprężającej się w kanałach rozprężnych, nieruchomych lub wirujących, przetwarza się w energię kinetyczną, która w kanałach między łopatkami wirnika przetwarza się w pracę mechaniczną.
Praca czynnika w turbinie jest ciągła, gdyż para przepływa stale, a prędkości strumienia pary w turbinie i prędkości obwodowe wirnika osiągają wartości rzędu kilkuset metrów na sekundę. Natomiast praca czynnika w tłokowym silniku parowym jest przerywana, a prędkości pary w cylindrze i prędkości tłoka są rzędu kilku metrów na sekundę.
Rozróżnia się dwie zasady wykonywania pracy przez parę w turbinie (akcję oraz reakcję), a turbiny pracujące według tych zasad nazywa się odpowiednio akcyjnymi i reakcyjnymi.
Stopień akcyjny turbiny parowej składa się z nieruchomych kanałów rozprężnych oraz łopatek rozmieszczonych równomiernie na całym obwodzie koła wirującego. Kanały rozprężne mogą być również równomiernie rozmieszczone na całym obwodzie nieruchomego wieńca i mówimy wówczas o pełnym zasilaniu stopnia, lub mogą zajmować tylko część obwodu i wówczas mówimy o zasilaniu częściowym.
Na rys.1 przedstawiono wirujące koło z łopatkami zasilane przez jeden kanał rozprężny.
Na rys. 2 przedstawiono przekrój osiowy pojedynczego stopnia akcyjnego o pełnym zasilaniu i rozwinięty na płaszczyznę fragment przekroju łopatek. Para w kanałach rozprężnych uzyskuje dużą energię kinetyczną i wpływa do kanałów łopatek wirujących. Łopatki wirujące są wygięte w kierunku wirowania koła, wskutek czego poszczególne strumieni pary zostają odchylone w kierunku przeciwnym do niego. Strumień pary działa na wklęsłą stronę łopatek, wykonuje pracę mechaniczną, bowiem równoważy moment oporu na jego wale. Łopatki wirują w sposób ciągły, gdyż są rozmieszczone równomiernie na całym obwodzie koła.
Na rys. 3 przedstawiono trójkąty prędkości: c1 oznacza prędkość bezwzględną strumienia pary na wylocie (ściślej wartość średnią tej prędkości w przekroju prostopadłym do kierunki strumienia) z kanału rozprężonego, u - prędkość obwodową wirnika, w1 - prędkość pary (względem wirującego kanału) na wlocie do kanałów między łopatkami wirującymi, w2 - prędkość względną strumienia pary na wylocie z kanału wirującego, zaś c2 - prędkość bezwzględną pary na wylocie kanału wirującego Kąty alfa1, beta1, beta2 i alfa2 oznaczają odpowiednie nachylenia wektorów prędkości c1, w1, w2 i c2 do kierunku prędkości obwodowej u. Ściślej kąty wylotowe beta2 i alfa2 tradycyjnie są przyjmowane jako dopełnienia tak określonych kątów nachylenia.
Zasadniczą cechę stopnia akcyjnego stanowi rozprężanie się pary tylko w nieruchomych kanałach rozprężnych (kierownicach, dyszach). Po obydwóch stronach wieńca wirującego panuje jednakowe ciśnienie, stąd też kanały łopatek wirujących miałyby przy założeniu w2=w1 (tj. gdyby nie było w tych kanałach strat, stały przekrój przepływu. W tym przypadku użyteczna prace pary będzie równa stracie jej energii kinetycznej. Praca ta będzie największa (a więc i sprawność stopnia największa) w przypadku, gdy prędkość bezwzględna pary c2 na wylocie ze stopnia będzie równa zero. Zakładając dalej, że kierunek strumienia pary na wylocie z kierownic jest równoległy do kierunku prędkości obwodowej (alfa1 = 0), łatwo można wykazać, że c2 = 0, gdy u=c1/2, w1=u, beta1 = beta2 = 0, a kierunek prędkości względnej zmienia się na wprost przeciwny. W rzeczywistości alfa1 i c2, nie mogą być równe zeru gdyż para musi mieć możliwość wejścia do kanałów łopatek wirujących (alfa1 > 0) oraz para musi z wirnika wypływać (c2>0), a więc optymalny stosunek u/c1 , jest nieco mniejszy od 0,5.
Pragnąc przy zachowaniu dobrej sprawności spadek entalpii przy danym u zwiększyć, lub przy danym spadku zmniejszyć u, stosuje się tzw. stopniowanie prędkości. Na rys. 4 przedstawiono stopień akcyjny ze stopniowaniem prędkości, zwany również stopniem Curtisa. W stopniu tym energia kinetyczna pary, wypływającej z nieruchomych kanałów rozprężnych, zamienia się w pracę nie w jednym, lecz w dwóch (rzadko w trzech) wieńcach wirujących. Ciśnienia pary na wylocie z kanałów wirujących są jednakowe i równe ciśnieniu pary na wylocie z dysz. Para wychodzi z dysz z największą prędkością c1 i wchodzi na pierwszy wieniec wirujący, gdzie zmienia część swojej energii kinetycznej w pracę.
Z mniejszą już prędkością (bezwzględną) para wchodzi do kanałów łopatkowych nieruchomego wieńca odwracającego, gdzie strumienie pary zostają odchylone (bez wykonywania pracy) i skierowane na łopatki drugiego wieńca wirującego. W kanałach łopatkowych drugiego koła znaczna część pozostałej energii kinetycznej zostaje zamieniona na pracę i para opuszcza łopatki z prędkością c2 znacznie mniejszą niż c1. Wirujące wieńce łopatkowe stopnia Curtisa z reguły są umieszczone na wspólnej tarczy. Bliższa analiza dalej pokaże, że w dwuwieńcowym stopniu Curtisa stosunek u/c1, potrzebny dla uzyskania dobrej sprawności, wynosi ok. 0,25, czyli dwa razy mniej, niż w stopniu akcyjnym jednowieńcowym. Przy tej samej prędkości obwodowej można zatem w stopniu dwuwieńcowym opanować czterokrotnie większy spadek entalpii, niż w stopniu jednowieńcowym. W stopniu trójwieńcowym, gdzie stosunek u/c1 jest trzy razy mniejszy, niż w jednowieńcowym, można opanować dziewięciokrotnie większy spadek entalpii.
Opisane stopnie akcyjne należą do grupy tzw. stopni osiowych, w których przepływ pary odbywa się wzdłuż osi turbiny. Stopień , reakcyjny osiowy (rys. 5), zwany w skrócie stopniem reakcyjnym lub stopniem Parsonsa, składa się, podobnie jak stopień akcyjny z nieruchomego wieńca kanałów rozprężnych (kierownic) oraz z wieńca kanałów wirujących; różni się on jednak od stopnia akcyjnego kształtem kanałów wirujących. Kanały te, również rozprężne, są zupełnie podobne do kanałów nieruchomych. Na rys.5 przedstawiono trójkąty prędkości. Praca mechaniczna wytworzona jest częściowo przez akcję, tj. nacisk powstały przez zmianę kierunku strumienia pary w kanałach łopatkowych wieńca wirującego, a częściowo przez reakcję, powstałą wskutek przyrostu prędkości względnej pary, rozprężającej się w tych kanałach od wartości w1 do wartości w2 (por. rys. 5). Stąd pochodzi nazwa: „stopień reakcyjny". Na zasadzie reakcji działa tzw. bania Herona, którą można traktować jako prototyp turbiny parowej reakcyjnej. Była to kula osadzona na 2 czopach, wprawiana w ruch obrotowy za pomocą pary doprowadzanej przez jeden z czopów, a wypływającej przez 2 zagięte rurki umieszczone na obwodzie kuli (rys. 6).
Ze względu na to, że w wieńcu wirującym stopnia reakcyjnego odbywa się rozprężanie pary, zasilanie tego stopnia odbywa się na całym obwodzie, a częściowe zasilanie stopnia nie wchodzi w rachubę.
Stosunek prędkości obwodowej do prędkości pary wypływającej z nieruchomych kanałów rozprężnych u/c1 dla uzyskania dobrej sprawności powinien być równy l. Przy tej samej prędkości obwodowej, jak w stopniu akcyjnym jednowieńcowym, wymaga to mniejszej prędkości pary (około dwa razy) i pozwala opanować spadek entalpii około dwa razy mniejszy. Z tego względu, jak również z innych względów, nie stosuje się pojedynczych stopni reakcyjnych, lecz wyłącznie układy wielostopniowe.
Innym rodzajem stopnia, w którym wykorzystano zasadę reakcji, jest stopień reakcyjny promieniowy Ljungstroma. W praktyce stosuje się wyłącznie układy wielu takich stopni.
Na rys. 7 przedstawiono schemat turbiny Ljungstroma, która składa się z 2 wirników, w których wieńce łopatkowe są osadzone współśrodkowo w tarczach, obracających się w przeciwnych kierunkach (każdy z wirników napędza generator prądu przemiennego). Nieruchomych kierownic w tym układzie stopni nie ma, a łopatki jednego wirnika służą jako kierownice dla drugiego i odwrotnie. Para płynie od osi turbiny na zewnątrz, rozprężając się stopniowo w kanałach łopatkowych kolejnych wieńców. Stąd nazwa "turbina promieniowa", lub "stopień promieniowy", gdyż przepływ pary ma w ogóle kierunek promieniowy.
Jakkolwiek, ściślej biorąc, do realizacji zasady pracy stopnia Ljungstroma jest potrzebna współpraca przynajmniej 2 wieńców łopatkowych, obracających się w przeciwnych kierunkach, każdy z tych wieńców można traktować jako osobny stopień. Stopień taki, w odróżnieniu od stopnia Parsonsa, wytwarza całą pracę mechaniczną na zasadzie reakcji.
Rozprężając parę od stanu odpowiadającego wartościom parametrów pary świeżej rzędu np. 20 at i 350oC do ciśnienia w skraplaczu rzędu np. 0,05 at, otrzymalibyśmy prędkość wypływu pary z kanału rozprężnego rzędu 1400 m/s. Pragnąc uzyskać w turbinie jednostopniowej akcyjnej, pracującej w tych warunkach stosunkowo dobrą sprawność, należałoby stosować w niej prędkość obwodową rzędu 700 m/s. Tak znaczne prędkości obwodowe nastręczają poważne trudności konstrukcyjne. Zastosowanie stopnia Curtisa, jakkolwiek pozwala opanować większe spadki entalpii, niż stopień jednowieńcowy, nie rozwiązuje sprawy. Dlatego dla właściwego wykorzystania spadków ciśnienia, jakie są do dyspozycji w budowie turbin, oraz dla umożliwienia budowy turbin wielkiej mocy stosuje się podział (stopniowanie) ciśnień. Buduje się więc turbiny wielostopniowe, w których każdy stopień pracuje tylko na część całkowitego spadku ciśnienia (a więc i spadku entalpii).
Turbiny wielostopniowe osiowe zarówno w układzie stopni akcyjnych, jak reakcyjnych składają się z szeregu stopni, osłoniętych wspólnym kadłubem. Wieńce łopatek wirujących poszczególnych stopni są osadzone szeregowo na wspólnym wirniku. Przekrój wielostopniowej turbiny akcyjnej pokazano na rys. 8. Zastosowanie jednostopniowej turbiny akcyjnej jest ograniczone do turbin bardzo małej mocy, na niewielkie spadki ciśnienia, gdyż wtedy zwykle nie zależy na sprawności.

3. Przegląd zasadniczych części turbiny parowej

Para wpływa do turbiny przez zawór główny, który jest całkowicie otwarty podczas normalnej pracy turbiny (zwany również zaworem szybkozamykającym). Następnie przez zawory regulacyjne (jeden lub kilka), znajdujące się pod wpływem regulatora prędkości obrotowej, para dopływa do komory dyszowej, a stąd do kanałów rozprężnych pierwszego stopnia (dysz). Pierwszy stopień akcyjny w przypadku regulacji grupowej nosi nazwę stopnia regulacyjnego. Para po przepłynięciu kanałów rozprężnych i wirujących wszystkich kolejnych stopni i rozprężeniu do ciśnienia wylotowego opuszcza turbinę. Kanały rozprężne stopni drugiego i dalszych nazywane są kierownicami.
Turbina napędza maszynę roboczą (którą najczęściej jest generator) bezpośrednio lub za pośrednictwem przekładni zębatej.
Kierownice są osadzone (lub wykonane jako całość) w tarczach kierowniczych. Dysze stopnia regulacyjnego i tarcze kierownicze są osadzone w kadłubie turbiny. Kadłub (jak i tarcze kierownicze) jest najczęściej dzielony w płaszczyźnie poziomej, przechodzącej przez oś turbiny. Łopatki wirujące są zamocowane w kołach wirujących, osadzonych na wale, lub wytoczonych z wałem ze wspólnej odkuwki. Wirnik spoczywa na łożyskach nośnych, a dla zrównoważenia sił poosiowych, starających się przesunąć wirnik względem kadłuba, stosuje się łożysko oporowe.
Dla uniemożliwienia przecieków pary z turbiny na zewnątrz, lub dostawania się powietrza do turbiny od strony wylotu (jeśli w części wylotowej turbiny panuje ciśnienie niższe niż atmosferyczne), stosuje się między wałem a kadłubem tzw. dławnice zewnętrzne. Dla zmniejszenia przecieków pary z jednej strony tarczy kierowniczej na drugą stosuje się pomiędzy piastą tarczy kierowniczej a wałem tzw. dławnice międzystopniowe.
Odmienności układu osiowej turbiny reakcyjnej widoczne są z rys. 5. Łopatki kierownicze są osadzone w kadłubie, a łopatki wirujące, niemal z reguły - na wspólnym bębnie. Wobec tego nie ma tutaj dławnic międzystopniowych. Dla zmniejszenia nacisku poosiowego pary na wirnik (powstającego m.in. wskutek różnicy ciśnień pary po obu stronach wieńców wirujących każdego stopnia), działającego w kierunku od przodu do wylotu turbiny, stosuje się tłok odciążający. Pomiędzy walcową powierzchnią tarczy tłoka a kadłubem znajduje się dławnica labiryntowa, wzdłuż której przesącza się para, obniżając swoje ciśnienie.

4. Zastosowanie turbin parowych

Podziału turbin dokonano w p. 1 (patrz p. 1 i rys. 5 i 8). Dotychczas przedstawiono turbiny jednokadłubowe, lecz turbiny wielkiej mocy są z reguły wielokadłubowe. Turbiny trzykadłubowe przedstawiono na rys. 9. Turbina składa się z części wysokoprężnej l, średnioprężnej 2 i niskoprężnej 3. Część 3 jest wykonana w układzie bliźniaczym przeciwbieżnym i ma dwa wyloty ze skraplacza.
Ze względu na liczbę wałów rozróżniamy turbiny jedno- oraz dwuwałowe. Układ turbiny dwuwałowej przedstawiono na rys. 10. Każdy wał napędza generator. Sprzęgnięcie jest tylko elektryczne. Część niskoprężna turbiny 3 podzielona jest na dwa bliźniacze kadłuby. Wylotów pary (do skraplacza) jest cztery.
Ze względu na liczbę wylotów pary z ostatniego kadłuba rozróżniamy turbiny jednowylotowe i wielowylotowe (rys. 9 i 10). Rozróżnia się turbiny na parę świeżą, turbiny na parę odlotową i silników tłokowych oraz turbiny z międzystopniowym doprowadzeniem pary (turbiny dwuprężne), w których do jednego ze stopni pośrednich doprowadza się parę odlotową z maszyn parowych.
Ze względu na wykorzystanie pary wylotowej rozróżniamy turbiny: kondensacyjne, przeciwprężne oraz upustowe. Wśród turbin przeciwprężnych, poza omówionymi już poprzednio turbinami oddającymi parę grzejną, należałoby wyróżnić tzw. turbiny czołowe, których para wylotowa pracuje jeszcze w innych turbinach o niższych parametrach (najczęściej w kondensacyjnych). Turbiny te są stosowane przy modernizacji starych elektrowni, gdy instaluje się nowe wysokoprężne kotły. Do turbin przeciwprężnych należałoby zaliczyć również tzw. turbiny z pogorszoną próżnią, w których przeciwciśnienie jest niższe od atmosferycznego, lecz ciepło skraplania pary wylotowej jest wykorzystane użytecznie (najczęściej w ciepłownictwie). Turbiny upustowe (zazwyczaj z uregulowanym upustem pary) można podzielić na turbiny upustowo-kondensacyjne oraz upustowo-przeciwprężne. Upustów regulowanych może być więcej, niż jeden, jednak turbiny z liczbą upustów większą niż 2 spotyka się rzadko.
Biorąc pod uwagę prędkość obrotową, możemy mówić o turbinach ze stałą prędkością obrotową (stosowanych z reguły w elektrowniach do napędu generatorów) oraz o turbinach ze zmienną prędkością obrotową (stosowanych do napędu sprężarek, pomp. itd.).

5. Turbiny wielostopniowe

Turbiny wielostopniowe (w odróżnieniu od jednostopniowych) mają szereg właściwości, stanowiących ich zalety i umożliwiających uzyskanie dużej sprawności. Do właściwości tych należą:
1. Możliwość podziału całkowitego spadku entalpii turbiny na poszczególne stopnie tak, aby uzyskać optymalne wartości stosunków x1=u/c1 , przy których przypadają maksymalne (lub zbliżone do maksymalnych) wartości sprawności stopni lub całej turbiny. Podział na stopnie umożliwia stosowanie średnich stopni, przy których prędkości obwodowe są utrzymane w dopuszczalnych granicach.
2. Możliwość takiego doboru średnic poszczególnych stopni, by wysokość kanałów łopatkowych stopni pracujących w zakresie wysokich ciśnień w turbinie (a więc małych objętości właściwych pary) nie wypadła zbyt mała oraz by wysokość kanałów łopatkowych stopni pracujących w zakresie niskich ciśnień (a więc wielkich objętości właściwych pary) nie wypadła zbyt wielka.
3. Możliwość wyzyskania w stopniach straty wylotowej, t j. energii kinetycznej pary wylotowej ze stopni poprzednich.
4. Częściowe odzyskiwanie strat wewnętrznych stopnia, zamieniających się w ciepło i podwyższających wartość entalpii przed stopniem następnym, stanowi zawsze zaletę:
5. Dalszą właściwością i zaletą turbiny wielostopniowej jest możliwość zastosowania regeneracyjnego podgrzewania skroplin, a zatem zmniejszenia jednostkowego zużycia ciepła turbiny w stosunku do turbiny tej samej mocy bez regeneracji, mimo że jednostkowe zużycie pary zwiększa się. Zwiększenie zużycia pary świeżej powoduje zwiększenie wysokości łopatek w stopniach turbiny pracujących w zakresie wysokości ciśnień pary. Przedstawia to pewną korzyść dla turbin małej mocy, w których łopatki wspomnianych stopni są niskie. Większą stosunkowo korzyścią, dającą się wyzyskać w turbinach dużej mocy, jest zmniejszenie wysokości łopatek w ostatnich stopniach tych turbin, wobec zmniejszenia natężenia przepływu przez te stopnie (zmniejszenie to może dochodzić do ok. 30% w odniesieniu do przełyku turbiny).
Koszt wykonania turbiny wielostopniowej zwiększa się w zależności od liczby stopni.
Również koszty wykonania turbiny są tym większe, im większe są średnice podziałowe stopni turbiny. Wymaganie dobrej sprawności turbiny z konieczności powiększa liczbę stopni turbiny. W turbinach wielkiej mocy, gdzie można zwiększać średnice podziałowe bez obawy nadmiernego zmniejszania wysokości łopatek, efekt równoważny zwiększaniu liczby stopni można uzyskać przez zwiększenie ich średnic podziałowych. W turbinach mniejszej mocy stosuje się liczbę stopni odpowiednio mniejszą. W tym ostatnim przypadku wzrasta procentowy udział strat zewnętrznych oraz straty wewnętrznej przez dławnice końcowe, wobec czego znaczne zwiększenie liczby stopni dawałoby w efekcie stosunkowo nieznaczne polepszenie sprawności, lecz stosunkowo znaczne powiększenie kosztów wykonania turbiny.
Na rys. 11 przedstawiono przekrój przez układ łopatkowy wielostopniowej turbiny akcyjnej Zoelly'ego. Łopatki kierownicze są osadzone na tarczach kierowniczych zamocowanych w kadłubie, zaś łopatki wirujące w tarczach osadzonych na wspólnym wale (w niektórych rozwiązaniach tarcze stanowią jedną odkuwkę z wałem). Para rozpręża się kolejno w dyszach i kierownicach poszczególnych stopni, natomiast po obu stronach każdego z wieńców wirujących ciśnienie jest jednakowe. Oczywiście zarówno moment obrotowy, jak i moc całej turbiny jest sumą momentów lub mocy poszczególnych stopni.
Przebieg rozprężania pary w turbinie w układzie is przedstawiono na rys. 12, przy czym linia A0-A1 (i0= const) przedstawia dławienie pary w zaworach, wskutek czego para wchodząca do dysz pierwszego stopnia ma ciśnienie nieco niższe od ciśnienia pary przed zaworem głównym. Wskutek dławienia spada również temperatura pary, lecz stosunkowo znacznie mniej niż ciśnienie.
Wraz z rozprężaniem się pary w turbinie następuje wzrost objętości właściwej pary. Wymaga to zwiększenia przekrojów przepływowych kanałów poszczególnych stopni w kierunku przepływu pary. Osiąga się to przez zwiększenie wysokości kanałów średnic podziałowych i kątów wylotowych. Zwiększenie wysokości kanałów i średnic podziałowych stopni widać z rys 11. Zwiększenie średnic podziałowych stopni prowadzi z kolei do zwiększania się spadków entalpii stopni, w miarę zbliżania się do wylotu turbiny. Należy pamiętać, że w obrębie każdego stopnia akcyjnego następuje również zmniejszanie przekroju kanałów dysz i kierownic. Zwiększenie wydajności na wylocie kanału, w stosunku do wysokości na wlocie, wcale nie świadczy o zwiększeniu przekroju przepływu pary, na który składają się przekroje pojedynczych kanałów prostopadłych do kierunku prędkości pary, a tylko o zwiększeniu tzw. przekroju osiowego stopnia, tj. przekroju prostopadłego do osi turbiny.
W układzie stopni w turbinie (rys. 11) nie można liczyć na wyzyskiwanie straty wylotowej ze stopnia pierwszego w drugim i ze stopnia piątego w szóstym, a to z uwagi na skokową zmianę średnicy podziałowej.
Na rys. 13 przedstawiono schematycznie wielostopniową turbinę reakcyjną. Dla uproszczenia na rysunku pokazano tylko 9 stopni. W rzeczywistości turbiny reakcyjne, nawet przy niezbyt wysokich spadkach entalpii, mają stopni więcej. Jakkolwiek rysunek ma charakter schematu, można na nim dostrzec zasadnicze różnice konstrukcyjne w stosunku do turbiny akcyjnej, łącznie z omówieniem zasady działania tłoka odciążającego, stosowanego dla zmniejszenia nacisków osiowych pary. Tutaj wystarczy dodać, że naciski te powstają wskutek:
1) różnicy ciśnień pary po obu stronach wieńców łopatek wirujących poszczególnych stopni;
2) uskoków średnicy wirnika bębna
3) stożkowatości bębna
Porównując wielostopniową turbinę akcyjną z turbiną reakcyjną, należałoby wymienić następujące zalety turbiny akcyjne, których brak można uważać za wady turbin reakcyjnych:
1) możliwość zastosowania dla tych samych warunków (parametry pary świeżej, przeciwciśnienie, moc turbiny i zbliżona je sprawność) mniejszej liczby stopni, a więc krótszej budowy;
2) Możliwość stosowania większych luzów nadwieńcowych (zwanych również promieniowymi);
3) mniejszy nacisk osiowy pary

 

×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

SŁOWA KLUCZOWE I ALERTY

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Turbiny parowe

PISZESZ DO NAS Z ADRESU IP: 3.225.221.130
Dodając komentarz, oświadczasz, że akceptujesz regulamin forum

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!