Изменение расхода пара через ступень при переменном режиме работы

Рассмотрим, как будет меняться расход пара через ступень при неизменных параметрах пара перед сопловой решеткой

и

1. Влияние отношения скоростей на расход пара при

Этот случай характерен для турбин с переменной частотой вращения. С увеличением , достигаемым за счет увеличения n, реакция в ступени возрастает и тем самым повышается давление пара за сопловой решеткой. Если , т.е. если истечение докритической, то при этом расход пара через решетку и тем самым через ступень будет уменьшаться. С уменьшением , наоборот, давление Р₁ понижается и расход пара через ступень будет возрастать до тех пор, пока , после чего расход остается неизменным. На рисунке показано изменение расхода пара через ступень для нескольких расчетных значений и ρ₀ в зависимости от при ; ; ;

1 - ; ρ₀ = 0,2

2 - ; ρ₀ = 0,1

3 - ; ρ₀ = 0,1

Отметим, что при больших протечках в ступени и изменении реакция, и следовательно, расход пара меняется в меньшей степени чем по кривым на рисунке. В частности, в ступенях с парциальным подводом пара из-за перетечки пара через каналы рабочей решетки, куда из сопловой решетки не поступает активный пар, реакция меняется незначительно, и можно принять, что практически не меняется и расход пара при и .

2. Влияние отношений давлений на расход пара.

В этом случае уменьшение отношения давлений за счет понижения давления Р₂ за ступенью ведет к соответствующему понижению давления пара Р₁ за сопловой решеткой до тех пор, пока относительная скорость выхода пара из рабочей решетки W_2t не достигнет критической. При докритическом режиме истечения из сопловой решетки расход пара через ступень будет возрастать. Изменение расхода пара через ступень в зависимости от отношения давлений при ; и представлено на рисунке.

Зависимость расхода пара через ступень от конечного давления сходна с зависимостью расхода пара через решетку.

Если рассмотреть, например, активную ступень при ρ = 0 = const, что практически близко к ступени с парциальным подводом, то эти кривые (зависимость расхода пара через решетку и зависимость расхода пара через ступень) будут совпадать (сплошная линия на рисунке). В то же время, если при тех же расчетных значениях ρ₀ принять, что ρ = , ), то кривая для ступени уже не будет совпадать с зависимостью для решетки. При n = const эта зависимость представлена пунктирной и штрихпунктирной линиями на рисунке. Очевидно, что при , когда влияние на ρ незначительно, реакция будет увеличиваться за счет роста и расход пара окажется меньше, чем при

ρ = ρ₀ = 0 = const. Если , то наоборот, реакция будет уменьшаться и расход пара будет больше, чем при ρ = 0 = const. В связи с этим из-за ρ < 0 при критический расход будет достигнут при (пунктирная кривая). Если при степень реакции положительна, то можно ожидать, что критический расход в одной из решеток будет достигнут при ρ > 0, хотя при ρ < ρ₀. Тогда, очевидно, этому режиму будет соответствовать (штрихпунктирная линия).

Мы рассмотрим влияние отношения давления на расход пара чисто косвенно. Новый расход пара при изменении параметров пара перед ступенью, давления за ней, а также частота вращения позволяет найти детальный расчет ступени.

Однако в ряде случаев зависимость между параметрами пара Р₀, t₀ и Р₂, частотой вращения n и расходом пара через ступень G можно найти более простым путем.

Если в двух рассматриваемых режимах скорость пара в сопловой решетке остается критической, то расход пара через ступень можно определить по формуле

(1)

Для влажного пара необходимо учесть изменение начальной степени сухости, т.е.

(2)

Строго говоря, параметры пара перед ступенью должны быть взяты с учетом начальной скорости, т.е. как параметры торможения.

Если в рассмотренных режимах критическая скорость возникла не в сопловой, а в рабочей решетке, то указанная пропорциональность между начальными давлениями и расходами через ступень или группу ступеней также будет справедлива.

Во многих случаях приближенно можно считать, что температуры пара в промежуточных ступенях сохраняются неизменными при изменении пропуска пара, т.е. принять Т ≈ const. Тогда уравнение (1) упрощается

(3)

Следовательно, при изменении расхода пара до тех пор, пока сохраняется критические скорости пара, давление в ступени прямо пропорционально расходу.

Если скорости пара в ступенях турбины меньше критических, то связь между давлениями и расходом пара может быть определена по формуле, предложенной профессором А.В. Щегляевым

(4)

где:

, для перегретого пара ,

- давление перед ступенью на нерасчетном режиме

- давление за ступенью на нерасчетном режиме

- давление перед ступенью на расчетном режиме

- давление за ступенью на расчетном режиме.

Выражение , входящее в эту формулу может быть определено по формулам, выведенным ранее. Если предположить, что , то формула (4) принимает вид

(5)

Пренебрегая в числителе и знаменателе по сравнению с можно упростить эту формулу

(6)

Т.о. для количественной оценки нового расхода пара через ступень при изменении можно пользоваться для критических расходов пара формулой (3), а для расходов пара меньше критического, формулами (4), (5), (6).