Что происходит с паром в турбине

Свойства насыщенного пара, образовавшегося в паро­вом котле, зависят только от его давления. В зависимо­сти от давления пар имеет совершенно определенную тем­пературу, теплосодержание, так называемый удельный объем, т. е. объем, занимаемый одним килограммом пара, и другие свойства.

Если пар перегретый, то его свойства уже не опреде­ляются только давлением, так как перегреть пар можно до любой температуры. Поэтому свойства перегретого пара определяются двумя величинами, или, как говорят, пара­метрами: давлением и температурой.

По мере расширения перегретого пара в турбине его давление и температура от ступени к ступени падают, сте­пень перегрева уменьшается. В какой-то ступени перегрев исчезнет совсем, и пар станет насыщенным. При дальней­шем расширении, при небольшом уже давлении пара, он станет влажным, т. е. часть его перейдет в воду, взвешен­ную в движущемся паре в виде мелких капель (тумана). Одновременно с падением давления пара будет увеличи­ваться его удельный объем. При совсем малых давлениях в конце расширения пар достигает температуры 20—25°С, удельный объем его при этом становится очень большим.

Давление меньше атмосферного называется разреже­нием, или вакуумом. Каким способом получается это раз­режение, при котором давление составляет всего 0,04— 0,06 ата, мы уже упоминали.

Изменение объема проходящего через турбину пара очень велико. Если взять, например, параметры пара перед турбиной 90 ата и 500°С, а давление за турбиной, в конце расширения, равным 0,04 ата, то по мере прохож­дения через турбину удельный объем пара увеличится при­мерно в 800 раз. Такое изменение объема пара, проходя­щего через лопатки, вызывает трудности при конструировании турбины. Эти трудности устраняются разными спо­собами. Это позволяет увеличивать площади прохода пара. Лопатки в начале проточной части совсем маленькие, часто высотой 15—20 мм, иногда даже меньше.

Лопатки большей высоты трудно получить по условиям прочности. Невозможность увеличения длины лопаток создает пре­пятствие для повышения мощности турбин. Чтобы увели­чить мощность тур­бин, применяют так называемый раздвоен­ный поток пара в последних ступенях.

В этом слу­чае можно пропустить вдвое больше пара, а значит, получить вдвое большую мощность турбины. В СССР все турбины мощно­стью свыше 50 тыс. кВт выполняются именно таким образом, а при необходимости — с разделением на три, и даже че­тыре потока. Влажность пара, образующаяся на последних ступенях, причиняет большие неприятности. Капельки воды, несущиеся вместе с паром с большой скоростью, уда­ряются о лопатки, которые от такой «бомбардировки» постепенно разрушаются и быстро выходят из строя.

Уплотнения

Ротор турбины вращается в цилиндре, заполненном паром. Его давление в той части цилиндра, где расположены первые ступени, обычно велико: оно равно давлению, получаемому после первой ступени. Со стороны последней ступени давление очень мало, меньше атмосферного, чаще всего 0,04—0,06 ата. В торцах цилиндра для выхода концов ротора имеются круглые отверстия. Их диаметр не много больше диаметра вала во избежание задеваний вставляя в эти отверстия вал, надо в то же время не до пустить выхода пара наружу, иначе вся турбина будет окутана горячим паром, им наполнится все помещение. Такой выход пара, помимо неудобств в работе,- принес бы большие потери при эксплуатации.

Со стороны низкого давления, где давление в цилиндре меньше атмосферного, наоборот, наружный воздух будет засасываться в турбину и ухудшать в ней вакуум. В ре­зультате будет недоиспользование тепла пара, т. е. также потери.

Для предотвращения выхода пара применяют специальные устройства, называемые уплотнениями. Представим себе, что в щели выход пара через которую мы должны закрыть, поставлена одна перегородка. Коль­цевая щель образована между ротором и цилиндром. Пе­регородка также кольцевая. Между перегородкой и ро­тором остается маленькое расстояние, называемое обычно, зазором. Так как перегородка тонкая и заострена, то в случае задевания ее о ротор большой беды не будет, поэтому такая маленькая величина зазора вполне безопасна.

Пар будет вырываться из зазора, приобретая при этом большую скорость.

Недалеко от первой перегородки поставлена вторая. Струя пара из первого зазора, попадая в пространство между перегородками, расширяется; кроме того, от удара часть энергии струи перейдет в тепло, в пространстве между перегородками образуется вихревое движение пара, часть скорости опять перейдет в давление. В результате всех этих явлений давление в этой камере установится меньшее, чем было до перегородки.

Из зазора между второй перегородкой и ротором тоже будет выходить пар, приобретая скорость за счет падения давления, и так далее — явление полностью повторится столько раз, сколько мы установим перегородок. Такое свойство называется лабиринтным уплотнением. Пap не полностью перекрывается лабиринтным уплотнением всегда частично будет проходить через него. Но количество проходящего пара может быть сделано как угодно. Для этого надо только сделать малые зазоры и большое количесто перегородок.

Такого же типа уплотнения применяются и в диафраг­мах, для предупреждения большой утечки пара помимо направляющих лопаток.

Существуют уплотнения и другого типа, так называемые гидравлические. Их действие основано на том, что специ­альный небольшой диск, насаженный на ротор, вращается и заполненной водой камере а диск заставляет воду также вращаться. Под влиянием центробежных сил, развивающихся при вращении, вода располагается и виде кольца, полностью замыкая пространство между дис­ком и цилиндром, т. е. преграждая выход пара. Гидравли­ческие уплотнения, в отличие от лабиринтных, полностью перекрывают выход пара. Для диафрагм они не применяются.



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

пять × один =