Сопловое парораспределение

ЦВД условно делят на две части (до и после регулирующей ступени (РС)) и применяют парциальную подачу пара:

Рис. 5.3. Парциальная подача пара в турбину

Свежий пар по двум паропроводам смешивается в паросборнике и разделяется на четыре потока. За РС пар смешивается и общим потоком идет в ЦВД.

Давление пара за РС, как и в любой точке конденсационной турбины рассчитывается по упрощенной формуле Стодола-Флюгеля:

Три клапана обеспечивают номинальный режим работы, а четвертый клапан называется перегрузочным и предназначен для работы при нагрузках выше номинальных.

Режим работы турбины при полностью открытой I группы регулирующих клапанов, а остальные закрыты, по условиям прочности является наиболее тяжелым для сопловых и особенно для рабочих лопаток РС, так как изгибающее напряжение в рабочей решетке при этом режиме максимальны и эти напряжения действуют периодически, во время прохождения лопаток возле открытой сопловой решетки I группы клапанов. Таким образом, эти колебания повторяются каждый раз при последующем обороте вала турбины, что приводит к опасным колебаниям лопаток, приводящих к усталостным поломкам.

Поэтому на сегодняшний день применяют следующую схему подвода пара:

Рис. 5.4. Современное распределение подвода пара в турбину

Как видно, из рис. 5.4 для смягчения выкручивающего момента во-первых подвод пара осуществляют к разделенным противорасположенным окошкам во-вторых сделали так, что I и II группа клапанов работает одновременно.

Рассмотрим тепловой процесс расширения пара в h, s-диаграмме для турбины с сопловым парораспределением, представленным на рис. 5.5.

Рис. 5.5. Процесс расширения пара в h, s-диаграмме для потоков в регулирующей ступени

При сопловом парораспределении следует различать два потока пара. Первый поток, основной, протекающий через полностью открытые регулирующие клапана и подходящий к сопловым сегментам регулирующей ступени почти без дросселирования с начальным давлением , близким к давлению свежего пара. Второй поток пара, проходящий через частично открытый клапан и подвергающийся дросселированию, имеет давление значительно меньше давления свежего пара. Таким образом, теплоперепад и абсолютная скорость выхода пара из сопловой решетки в первом потоке выше, чем во втором.

В камере регулирующей ступени происходит смешивание обоих потоков пара с энтальпией, выражаемой из уравнения смешения:

где — расход основного потока пара, — расход пара, подвергающегося дросселированию в частично открытом клапане; — суммарный расход пара через турбину, равный .

Роль использования соплового регулирования заключается в получение экономической выгоды по сравнению с дроссельным регулированием.

График зависимости распределения давлений по клапанам от коэффициента нагрузки по расходу пара представлен на рис. 5.6.

Рис. 5.6. Распределение давлений по клапанам от нагрузки при сопловом регулировании