5fan_ru_ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ОДНОМЕРНОГО УСТАНОВИВШЕГОСЯ ТЕЧЕНИЯ. Основные уравнения одномерного установившегося течения
 Скачать 0.51 Mb.
|
|
Рабочий процесс турбины на переменном режиме. При номинальном режиме многоступенчатой турбины каждая ее ступень работает на расчетных параметрах, что обеспечивает их высокий внутренний КПД. Следовательно, при расчетном режиме турбина работает наиболее экономично с наименьшим удельным расходом пара. При работе многоступенчатой турбины с частичной нагрузкой общий расход пара на турбину уменьшается. При этом нагрузка ступеней турбины перераспределяется. Давление в камере первой регулировочной ступени падает, эта ступень при неизменных начальных параметрах пара перерабатывает больший перепад энтальпий и работает с перегрузкой. Абсолютная скорость пара с1на выходе из сопл регулировочной ступени с уменьшением давления в камере ступени увеличивается. В то же время частота вращения турбины уменьшается с уменьшением мощности, а следовательно, падает окружная скорость и изменяется характеристика и/с1Вследствие этого КПД регулировочной ступени значительно снижается, КПД всей турбины уменьшается, и следовательно, удельный расход пара возрастает. На режиме малой мощности входная скорость с1значительно увеличивается, а окружная скорость сильно уменьшается, поэтому треугольники скоростей ступени деформируются, паровой поток поступает на рабочий венец с ударом в вогнутые поверхности лопаток, из-за чего дополнительно снижается КПД ступени. При количественном регулировании и при увеличении расхода пара давление пара за регулировочной ступенью (по сравнению с давлением пара на расчетном режиме полного хода) повышается, следовательно, срабатываемый в этой ступени перепад энтальпий уменьшается. При качественном регулировании (путем дросселирования пара) при впуске в турбину пара с пониженным давлением суммарный изоэнтропийный перепад энтальпий в ней уменьшается главным образом вследствие уменьшения перепада энтальпий в последней ступени, из-за чего еще больше увеличивается удельный расход пара и снижается экономичность турбины. Перераспределение перепадов энтальпий в ступенях турбины при изменении расхода пара сопровождается изменением реактивности. При уменьшении расхода пара реактивность ступеней увеличивается, что приводит к возрастанию нагрузки на упорный подшипник. При изменении начальной температуры пара перед турбиной изменяются пропорционально ей изоэнтропийные перепады энтальпий. При уменьшении температуры КПД турбины уменьшается. При значительном уменьшении начальной температуры сильно увеличивается степень влажности в последней ступени, что вызывает увеличение потери на влажностьи, как следствие, эрозию лопаток. Во избежание этого при уменьшении начальной температуры следует снижать давление перед турбиной. При изменении давления пара за турбиной (противодавления) изменяется в основном изоэнтропийный перепад энтальпий ее последней ступени. Уменьшение противодавления приводит к увеличению располагаемого перепада энтальпий всей турбины, а, следовательно, ее мощности. Повышение противодавления вызывает обратное явление. При значительном увеличении противодавления последняя ступень турбины может быть выключена из работы, из-за чего произойдет недопустимый нагрев выпускной части корпуса. Режим работы турбогенератора. Режим работы турбогенератора зависит от состава судовой электростанции, нагрузки сети и условий плавания судна. Расчетным режимом работы турбогенератора в зависимости от технического задания по проектированию является режим 100- или 75 %-ной нагрузки. При режиме холостого хода вся внутренняя мощность турбины расходуется на преодоление механических потерь. У современных турбогенераторов большой и средней мощности расход пара на холостом ходу составляет 12—16% расхода пара при полной нагрузке. У турбин малой мощности расход пара на холостом ходу доходит до 25% расхода пара при полной нагрузке. При этом пар дросселируется в дроссельных и сопловых клапанах и значительная часть перепада энтальпии срабатывается на регулировочной ступени при низком КПД. В результате через прочную часть проходит пар с относительно высокой температурой, который нагревает выпускную часть турбины до 100—120° С; возрастает также тепловая нагрузка на конденсатор. При длительной работе на холостом ходу перегрев выпускной части турбины может привести к тепловым деформациям корпуса и к искривлению его оси, что может вызвать повышенное изнашивание уплотнений, повышенную вибрацию турбины и остаточный прогиб ротора. Поэтому во время холостого хода необходимо следить за температурой выпускной части корпуса и выпускного патрубка, не допуская их перегрева. Режим перегрузки в предусмотренных заводом-изготовителем пределах неопасен. ВНЕШНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТУРБИНЫ В  нешние характеристики определяют показатели работы турбоагрегата на таких режимах и переходных процессах, как набор мощности, снятие нагрузки, реверсирование, работа при легком и тяжелом винте.К внешним характеристикам относятся:
Опытные зависимости момента М, внутренней мощности Niи к.п.д. ηi от частоты вращения в активной ступени паровой турбины при условии G = G0 показаны на рис. 7.22. Из рисунка ясно, что в реальных условиях зависимость момента от частоты вращения немного отличается от линейной и имеет небольшой прогиб стрелкой вниз, μ составляет 2,1. Частота вращения пNmaxпри которой развивается максимальная мощность, хотя и превышает номинальную п0, но не столь существенно, СОВМЕСТНАЯ РАБОТА ТУРБИНЫ И ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ В судовых установках турбины приводят в действие гребной винт, электрогенератор, компрессор, различные насосы. Рассмотрим их совместную работу с турбиной. Работа турбины на гребной винт. Параметры рабочего режима (мощность, частота вращения и др.) при работе турбины на винт определяются пересечением внешней характеристики турбины (моментной или мощностной) с винтовой характеристикой винта. Потребляемые винтом момент и мощность определяют соответственно по формулам  В приведенных формулах:  и  — коэффициенты соответственно момента и мощности, зависящие от относительной поступи винта λр; здесь υр = (1 — s) Hп — скорость винта относительно воды в попутном потоке; s — коэффициент скольжения; Н и Н/D— абсолютный и относительный шаг винта; ρ — плотность воды; Dи п — соответственно диаметр винта (в м) и частота его вращения (в об/с). Отношение υр/n, от которого зависят коэффициенты λр и s, является функцией осадки судна Т, коэффициента сопротивления корпуса, скорости и направления ветра и других внешних условий. При увеличении осадки, обрастании корпуса и других аналогичных изменениях внешних условии отношение λр/п, а потому и относительная поступь λр уменьшается, что приводит к росту угла атаки при натекании потока на лопасть винта (рис. 7.24). В результате так же, как и при увеличении угла атаки при входе потока на рабочие лопатки турбины или компрессора, возрастает усилие на лопастях, и коэффициенты и увеличиваются.Опыты показывают, что при неизменных геометрических размерах винта и постоянных внешних условиях изменение коэффициентов и винтов транспортных судов, имеющих сравнительно небольшую скорость, невелико и потому характеристики винта с достаточной точностью могут быть представлены в виде параболы Мв = cMп2и Nв= сNп3, где см, сN — постоянные для данных условий коэффициенты.На рис. 7.25 винтовая характеристика А0соответствует номинальной осадке Т0судна в грузу, характеристика Аб— осадке Тб в балласте, а характеристика Аш— нулевой скорости судна (швартовная характеристика). Мощность и частота вращения турбины при различных условиях работы судна определяются точками ао аб и аш пересечения соответствующей винтовой характеристики и внешней характеристики турбины, работающей с номинальным расходом G0 рабочей среды и номинальным перепадом энтальпий Hа0, а при изменении условий работы турбины — точками а'0, а'б а'ш и а"0, а"б, а"ш, пересечения винтовых характеристик с частичными внешними характеристиками G1, На1и G2, На2турбины. Из рис. 7.25 ясно, что при работе турбины по внешней характеристике (G0, Ha0) уменьшенной осадкой судна (Тб < Т0)частота вращения nб турбины больше, а мощность Nб меньше номинальных n0 и Ne0. В швартовных условиях и частота пш, и мощность Nеш — меньше номинальных. Режимы п > п0соответствуют работе турбины с легким для данных условий винтом, а режимы п< п0 — работе с тяжелым винтом. При работе как с легким, так и с тяжелым винтом турбина не развивает номинальной мощности.  Если турбина работает на винт регулируемого шага, то для всех условий плавания судна можно иметь нормальный винт посредством изменения угла установки лопасти (относительного шага). При этом, для того чтобы легкий винт стал нормальным для данных условиях плавания судна, угол установки лопастей (относительный шаг) следует увеличить. Тяжелый винт станет нормальным, если угол установки уменьшить. Таким образом, при наличии ВРШ турбина независимо от условий плавания судна может при расходе G0 перепаде Hа0 работать с номинальной мощностью. Вертикальная линия nпред на рис. 7.25 ограничивает максимальную частоту вращения турбины, при достижении которой срабатывает защита и турбина принудительно останавливается. Р  абота турбины на электрогенератор. При совместной работе турбины и генератора частота их вращения поддерживается постоянной в пределах от n0 на номинальном режиме, до n0 + σn0 — на режиме холостого хода (где σn0— степень неравномерности регулирования частоты вращения турбины). Рабочие точки турбины 0,1,2,3 (рис. 7.26) определяются пересечением внешних характеристик турбины (в рассматриваемом случае — мощностных) и нагрузочно-скоростных характеристик NГ1, NГ2, NГ3электрогенераторз. Частота вращения и мощность турбины при различных нагрузках генератора изменяются по линии 0—3. Постоянные для каждого измененного режима работы турбины расход Gи перепад энтальпий Назависят от способа регулирования мощности турбины.Аналогично можно проанализировать совместную работу турбины с компрессором или другими потребителями. ОБСЛУЖИВАНИЕ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК ПОДГОТОВКА ТУРБИНЫ К ДЕЙСТВИЮ Обслуживание паровых турбин производится в соответствии с действующими Правилами технической эксплуатации судовых паровых турбин, утвержденными Министерством морского флота, инструкцией завода-строителя, а также инструкцией, утвержденной главным инженером пароходства. Все работы и операции (приготовление к пуску, пуск, уход во время работы, реверс и остановка, разборка, ревизия и консервация ТЗА, конденсаторных установок и всех вспомогательных механизмов, обслуживаемых машинной командой) должны выполняться в соответствии с требованиями, изложенными в этих документах. До приготовления турбинной установки к действию необходимо проверить: действие машинного телеграфа и всех средств связи машинного отделения с мостиком и котельным отделением; действие аварийного освещения; показания часов в машинном отделении и на мостике; наличие и исправность противопожарных средств в машинном отделении; исправность водоотливных и осушительных средств. Осматривать турбину следует также в определенной последовательности: убирают посторонние предметы, инструмент и приспособления на специально отведенные для них места; проверяют открытие кранов на манометрах и вакуумметрах, смазывают костяным маслом тахометр, соединения тяг рычагов регуляторов, заполняют все масленки; проверяют исправность указателей расширения корпусов, скользящих опор (если таковые имеются); замеряют осевое и радиальное положения роторов турбин и валов зубчатой передачи, а также осевое положение корпусов и разбега роторов турбин, если это предусмотрено инструкцией; о результатах замеров докладывают вахтенному механику для занесения в журнал и сравнения с предыдущими и формулярными замерами; подготавливают и вводят в действие масляную систему; подготавливают к работе валоповоротный механизм, убеждаясь в отсутствии посторонних предметов на валопроводе, отжимают тормоз и ослабляют дейдвудный сальник; если дейдвудные втулки имеют резиновые сегменты, открывают клапаны на трубопроводе прокачки и убеждаются в поступлении к ним воды; при масляной смазке втулок удаляют отстой и подают смазку на дейдвуд; проверяют уровень масла в опорных и упорных подшипниках; при принудительной системе смазки пускают насос, подающий смазку, и убеждаются в ее поступлении; подготавливают к работе систему охлаждения подшипников; убеждаются в нормальном натяжении цепи привода к датчику тахометра; получают разрешение от вахтенного механика на проворачивание ГТЗА и затем вывешивают табличку «Валоповоротный механизм включен»; убеждаются в закрытии быстрозапорного и маневрового клапанов, проверяют автоблокировку валоповоротного устройства; производят пробное проворачивание ГТЗА (при одновременном прокачивании его маслом) не менее чем на  оборота гребного вала на передний ход и на задний. Во время проворачивания следят по показаниям амперметра за нагрузкой электродвигателя; при очень высоких значениях или при резких колебаниях силы тока следует немедленно отключить валоповоротные устройства и доложить об этом вахтенному механику.При подготовке паропроводов и систем управления: убеждаются в том, что разобщительные клапаны закрыты, а клапаны продувания паропроводов и арматуры открыты; производят наружный осмотр всего паропровода, редукционных и предохранительных клапанов; проверяют исправность быстрозапорных, маневровых и сопловых клапанов, полностью открыв и закрыв их; для предотвращения заедания клапанов при нагреве после закрытия маховики слегка отворачивают; при наличии блокировочного устройства маневрового клапана с машинным телеграфом проверяют исправность этого устройства; после подачи масла в систему регулирования выключают вакуум-реле, открывают БЗК и проверяют его действие выключением от руки, понижением давления масла, воздействием на реле осевого сдвига. После этого оставляют клапан закрытым; открывают клапан продувания, дренажные вентили турбин и ресиверов, быстрозапорного и маневрового клапанов, паровой коробки и камер штоков сопловых клапанов; прогревают главный паропровод, БЗК через специальный трубопровод. При отсутствии такового для прогревания медленно открывают главные разобщительные клапаны с постепенным повышением давления по мере прогревания. Паропровод желательно прогревать в два приема: вначале при давлении пара — 5—10 ати, затем при постепенном повышении давления со скоростью приблизительно 1 ати/мин или при нарастании температуры со скоростью не более 10° С/мин. Время прогрева холодного паропровода для турбин с параметрами 45 ати и 450° С составляет 30—35 мин. При подготовке конденсатной установки: открывают приемный и отливные клапаны (клинкеты) циркуляционного насоса, закрывают спускные клапаны водяной стороны конденсатора и циркуляционного насоса; пускают циркуляционный насос с пониженной производительностью; при наличии двух насосов опробуют оба, оставляя в работе один; при необходимости рециркуляции охлаждающей воды открывают воздушные краны на водяной части конденсатора до появления в них воды; заполняют сборник главного конденсатора питательной водой до половины водомерного стекла, подготавливают автомат поддержания уровня конденсата в конденсаторе; пускают конденсатный насос, открывают клапан на его напорном трубопроводе, убеждаются в наличии циркуляции воды через холодильники эжекторов, подают конденсат к уплотнениям насосов и клапанов, работающих под вакуумом; подготавливают к действию автоматику системы уплотнений, а также эжектор отсоса пара из уплотнений. |