II. Принцип действия паровой турбины

Простейшая одноступенчатая активная турбина (рис.1) состоит из диска с рабочими лопатками, насаженного на вал, образуя таким образом ротор, и из соплового аппарата – сопл, которые служат для превращения потенциальной энергии пара в кинетическую энергию вытекающей струи пара. Пар из котла поступает в камеру регулирующего клапана. Он меняет расход пара через турбину, а следовательно, и ее мощность. В соплах пар разгоняется, его потенциальная энергия h₀ = f (Р₀,t₀) преобразуется в кинетическую энергию разогнанной струи пара (с₁²/2).Пар из сопла направляется на рабочие лопатки, приводя во вращение ротор (кинетическая энергия пара преобразуется в механическую работу на вращающемся роторе). Для предотвращения утечек пара из турбины предусмотрены концевые уплотнения. Вал турбины соединен с валом генератора посредством муфты.

Рис.1: 1 – корпус; 2 – сопло; 3 – рабочие лопатки; 4 – диск; 5 – вал;

6 – концевые уплотнения; 7 – муфта; 8 – регулирующий клапан.

Вопрос№ 4

1. Принцип действия активной турбинной ступени.

Ступень турбины (турбинная ступень) – совокупность неподвижного ряда сопловых (направляющих) лопаток, в каналах которых ускоряется поток пара, и подвижного ряда рабочих лопаток, в каналах которых энергия движущегося пара преобразуется в механическую работу на вращающемся роторе по преодолению сил сопротивления приводимой машины (электрогенератор) и сил трения (т.е. внутренних сил сопротивления).

На рис. 2 изображен схематический чертеж турбинной ступени осевого типа, продольный разрез вдоль оси ротора.

Рис. 2:

u – окружная скорость; c₁ – абсолютная скорость выхода потока пара из сопл; α₁ – угол выхода потока из сопла; w₁ – относительная скорость выхода или скорость натекания на рабочие лопатки; β₁ – угол направления скорости w₁; c₂ - абсолютная скорость выхода из рабочих лопаток; w₁ – относительная скорость выхода из рабочих лопаток.

Активное усилие получается под действием поворота потока.

В активной ступени Р₂ = Р₁, т.е. расширения пара в каналах рабочих лопаток не происходит. w₂ < w₁, т.к. прохождение пара в рабочих лопатках сопровождается потерями. Энтальпия i(h) пара при прохождении им рабочих лопаток возрастает из-за потерь в них i₂ > i₁.

Направление потока под углом α₁задается соответствующей. формой и углом установки α_у сопловых лопаток.

Рабочие лопатки вращаются с окружной скоростью u, которая зависит от диаметра d и от частоты вращения ротора n:

За счет поворота потока и расширения рабочего тела на рабочих лопатках создается усилие и, следовательно, крутящий момент на роторе. За счет поворота потока пара в каналах рабочих лопаток создается активная часть усилия (для чисто активных ступеней), а за счет ускорения потока в тех же каналах – реактивная часть усилия, действующего на рабочие лопатки.