Конденсационная паровая турбина типа К-6-4. Описание конструкции турбины типа к6 Регулирующая ступень
 Скачать 0.88 Mb.
|
 ) Полная энтальпия пара перед ступенью  ) Полный изоэнтропийный перепад энтальпий  ) Перепад в направляющем аппарате  ) Энтальпия пара за направляющим аппаратом при изоэнтропийном расширении  ) Потеря энергии в направляющем аппарате  7) Энтальпия пара за направляющим аппаратом с учётом потерь  ) Энтальпия пара в относительном движении перед рабочим колесом  ) Теплоперепад, срабатываемый в рабочем колесе, без учета потерь  ) Энтальпия пара за рабочим колесом при изоэнтропийном расширении  ) Потери энергии в рабочем колесе  ) Энтальпия пара за рабочим колесом с учетом потерь  ) Сумма дополнительных потерь энергии  ) Выходная кинетическая энергия потока, покидающего ступень  ) Потеря энергии с выходной скоростью  ) Внутренний перепад энтальпий в ступени  По результатам расчета строим тепловой процесс в i,s - диаграмме (рисунок 29). Рисунок 29 - Тепловой процесс турбинной ступени давления 4. Расчет осевого усилия, действующего на ротор турбины Исходные данные: Средний диаметр на выходе рабочей решетки d2 = 1,0045 м. Длина рабочей лопатки l2 = 0,0206 м. Осевой открытый зазор у корня d1' = 0,0015 м. Диаметр разгрузочного отверстия dр.о. = 0,040 м. Число разгрузочных отверстий zр.о. = 7 шт. Диаметр окружности расположения разгрузочных отверстий Др.о = 0,704 м. Диаметр диафрагменных уплотнения dу = 0,400 м. Радиальный зазор диафрагменного уплотнения dу = 0,00035 м. Число гребней диафрагменного уплотнения zу = 3 шт. Радиус скругления разгрузочных отверстий rр.о.=0,008 м. Параметры пара: Полное давление пара перед ступенью p*0 = 0,438 МПа. Статическое давление пара перед ступенью po = 0,438 МПа. Давление за направляющим аппаратом p1 = 0,339 МПа. Удельный объем пара перед ступенью v0 = 0,510 м3/кг. Давление за рабочим колесом p2 = 0,333 МПа. Вычислим давление за направляющим аппаратом у корня  Решение: 1.1) Площадь проходного сечения диафрагменного уплотнения  1.2) Площадь проходного сечения разгрузочных отверстий  .3) Площадь проходного сечения корневого зазора  .4) Коэффициент расхода диафрагменного уплотнения mу = 0,688. 1.5) Окружная скорость разгрузочных отверстий  .6) Условная изоэнтропийная скорость пара в разгрузочных отверстиях  где в первом приближении px = p'1 = 0,334 МПа. .7) Характеристическое отношение разгрузочных отверстий  .8) Коэффициент расхода через разгрузочные отверстия mр.о.= 0,348. 2) Решаем уравнения для определения pх:  Определим y1 и у2 при нескольких значениях  и результаты заносим в таблицу 5;Таблица 5 - таблица значений y1 и у2 при различных степенях реактивности
По результатам расчета построим графики зависимости у1 = f(x) и у2 = f(x) (рисунок 30). Рисунок 30 - График зависимости у1= f(x) и y2 = f(x) При условии у1 = у2,  ) Определяем px  ) Уточняем условную изоэнтропийную скорость в разгрузочных отверстиях  ) Определяем характеристическое отношение x  .1) Осевое усилие, действующее на полотно диска  .2) Осевое усилие, действующее на венец рабочей лопатки  .3) Осевое усилие, действующее на диафрагменное уплотнение  6.4) Осевое усилие, действующее на ротор  5. Требования к материалам Анализ тепературно-напряженного состояния деталей и условий их эксплуатации позволяет выявить комплекс необходимых требований к материалам этих деталей. Известно, что эксплуатационная работоспособность (надежность материалов рассмотренных наиболее ответственных деталей турбин в условиях сложного температурно-напряженного состояния определяется их статической и усталостной прочностью при обычных и высоких температурах, термической усталостью, коррозийной (жаро-) стойкостью и стабильностью этих свойств во времени. Неизменность и уровень свойств материала при длительной эксплуатации обеспечивается стабильностью структуры во всем интервале рабочих температур, высокой однородностью химического состава и строения материала по сечению (объему) деталей. Из всех возможных материалов должны применяться прежде всего материалы не только с соответствующим уровнем прочности, но и с большим коэффициентом теплопроводности и малым коэффициентом линейного расширения, чтобы обеспечить более низкие температурные напряжения, возникающие в деталях из-за неравномерного температурного поля по длине и сечению деталей. В этом отношении, например, стали перлитного класса и 12% хромистые стали предпочтительней сталей аустенитного класса (имеют существенные преимущества). Применяемые материалы должны вместе с тем обладать малой чувствительностью к концентраторам напряжений, т.е. достаточно высокой пластичностью и вязкостью необходимыми для равномерного распределения (уравнивая) напряжений по всей площади поперечного сечения деталей. Низкая длительная пластичность свидетельствует (при прочих равных условиях) о низкой конструктивной прочности материала. Не менее важное значение имеет и демфирующая способность материалов, т.е. декремент затухания колебаний (вибраций), обеспечиваемый самим материалом. Материалы с высоким декрементом затухания колебаний обладают большей долговечностью работы и меньшей чувствительностью к концентраторам напряжений. Наихудшей способностью гасить колебания (вибрацию) отличаются стали аустенитного класса. По этому, например, для роторов паровых турбин они применяются в исключительных случаях (для роторов газовых турбин с ограниченным ресурсом используются высоколегированные аустенитные стали). Технологические свойства (литейные свойства, деформируемость при горячей пластической деформации и др.) материалов должны обеспечивать получение деталей наиболее простыми, дешевыми методами изготовления заготовок и последующей обработки, с минимальными внутренними остаточными напряжениями и с полным исключением внутренних дефектов (пороков) в деталях. .1 Материалы цельнокованных, сварных роторов и валов сборных роторов Материалы таких деталей должны обладать высокими показателями прочности в сочетании с достаточно высокой пластичностью и вязкостью, хорошей способностью гасить вибрацию (колебания). Требуемый уровень свойств необходимо обеспечивать по всей площади сечения валов(роторов). Химический состав материала не только должен гарантировать требуемые уровни свойств, но и соответствующую прокаливаемость валу (ротору), минимальный уровень внутренних остаточных напряжений в деталях после всех видов обработок. Материалы роторов ступеней высокого и среднего давления должны обладать высоким сопротивлением ползучести и высокой длительной прочностью. Материалы роторов ступени низкого давления - высокой вязкостью. Для материалов рассматриваемых деталей необходимы и достаточны упругие свойства, т.к. сдаточные испытания при комнатной температуре проводятся с большими перегрузками, а допускаемые деформации роторов чрезвычайно малы. Материалы дисков - материалы, применяемые для изготовления дисков должны обладать: высоким пределом текучести, ползучести и длительной прочности, пределом выносливости, вибрационной и термической усталости; достаточно высокой длительной пластичностью и вязкостью, позволяющей предупредить хрупкое разрушение и снизить чувствительность к концентрации напряжений; большим коэффициентом теплопроводности и малым коэффициентом линейного расширения, высоким декрементом затухания колебаний; хорошей коррозионной стойкостью. Материалы рабочих лопаток - материалы рабочих лопаток высокотемпературных ступеней турбины, находящиеся под действием высокого давления должны характеризоваться высоким сопротивлением динамической ползучести, длительной прочности, высокотемпературной (многоцикловой) и термической усталостью; достаточно высокой пластичностью, необходимой для равномерного распределения напряжений по всей площади сечения лопаток. Материалы лопаток газовых турбин должны обладать еще и высоким сопротивлением высокотемпературной коррозии и эрозионному износу, вызванного продуктами сгорания топлива. К материалам рабочих лопаток турбин для ступеней низкого давления предъявляют высокие требования к прочности при растяжении, сопротивлению усталости и к уровню демпфирующей способности. Материалы для направляющих(сопловых) лопаток в условиях изменения температуры должны отличатся достаточным сопротивлением ползучести и длительной прочностью, термической усталости, стойкостью в условиях газовой коррозии, достаточной длительной пластичностью и вязкостью. Материалы корпусов (цилиндров) - для корпусов необходимы прежде всего материалы с хорошими литейными свойствами и свариваемостью. Вместе с тем они должны обладать достаточным сопротивлением термической усталости, ползучести, малой чувствительностью к концентраторам напряжений, хорошей демпфирующей способностью. Материалы крепежных деталей - материал крепежных деталей должен в первую очередь обладать высокой релаксационной стойкостью (для сохранения необходимого натяга в соединении) и структурной стабильностью при достаточном уровне длительной прочности. Кроме того, иметь высокую длительную пластичность, снижающую его чувствительность к надрезам и предупреждающую разрушения по резьбе, соответствующее сопротивление вибрационным нагрузкам, малую способность к схватыванию с материалом сопряженной детали. Чем больше разница в твердости материалов сопрягаемых деталей, тем меньше склонность к заеданию резьбы. В таких случаях целесообразнее обеспечивать долговечность более дорогих деталей (шпильки, болта), а заменять при необходимости более дешевые (гайки). Температурные коэффициенты линейного расширения сопрягаемых (соединяемых) деталей не должны значительно различаться. 6. Технико-экономические показатели турбины ) Суммарная внутренняя мощность группы нерегулируемых ступеней  ) Внутренняя мощность всей турбины  ) Суммарный внутренний тепловой перепад в нерегулируемых ступенях турбины  ) Внутренний перепад энтальпий в турбине  ) Относительный КПД группы нерегулируемых ступеней турбины  ) Относительный внутренний КПД турбины  7.1) Удельный расход пара |