Регулирующие клапана

В существующих конструкциях регулирующих клапанов паровых турбин при максимальных скоростях в минимальных сечениях диффузорных седел примерно 100…140 м/с уже на входе в турбину начальное давление снижается на 5…7 %, соответственно на 7…10 кДж/кг уменьшается располагаемый теплоперепад. Кроме того, стандартные клапаны не соответствуют современным требованиям надежности. Именно последнее обстоятельство явилось причиной интенсивного поиска новых конструктивных решений.

Всесторонние исследования этой проблемы позволили создать конструкции, которые при высокой надежности обладают достаточно низким сопротивлением. Ниже приведены их отличия от стандартных конструкций:

1. Чашка клапана и диффузорное седло проектируются таким образом, чтобы при полном открытии клапана образовывался плавный конфузорный осесимметричный канал, исключающий возможность отрыва потока от стенок клапанного канала.

2. Диффузорные седла выполняются таким образом, что после плавного суживающегося участка располагался цилиндрический участок стабилизации потока с поясом перфорации, отверстия которой замыкаются на общую камеру. Эта мера обеспечивает выравнивание параметров потока в окружном направлении и эффективное восстановление давления в последующем диффузоре.

3. На чашке неразгруженного клапана ниже посадочного диаметра выполняются узкие и глубокие поперечные канавки, играющие роль турбулизаторов потока и обеспечивающие окружную симметрию течения.

Все перечисленные и некоторые другие мероприятия позволили уменьшить потерю давления в системе паровпуска до 2 % начального давления пара при сохранении высоких скоростей в узком сечении диффузорных седел и обеспечить высокую статическую и динамическую надежность всей конструкции.

Некоторые пути повышения экономичности последних ступеней паровых турбин

Цилиндры низкого давления паровых турбин имеют большие резервы повышения экономичности. Однако реализовать их очень сложно, так как течение здесь имеет сложный пространственный характер, а однозначного представления о путях активного воздействия на это течение пока нет.

При исследовании аэродинамики потока пара возникла проблема гашения периферийной скорости за предпоследней ступенью и равномерного распределения потока по всему входному сечению соплового аппарата последней ступени.

Для гашения скорости потока, вытекающего из радиального зазора ступени, предложено использовать специальный непроницаемый экран. Эта идея с успехом была реализована на некоторых турбинах К-210-130 ЛМЗ, установленных на электростанциях в Польше. Вместо сплошного экрана между ступенями предложено устанавливать перфорированный экран. Роль экрана не ограничивается гашением скорости периферийной части потока. Как показывают прямые измерения за предпоследней ступенью конденсационной турбины, в периферийной области концентрируется основная часть крупнодисперсной влаги с размерами капель, превышающими 80…100 мкм. Эти капли с большой скоростью ударяют по входным кромкам последующего соплового аппарата и вызывают его интенсивный эрозионный износ. При установке экрана часть крупнодисперсной влаги стекает по его поверхности, а оставшаяся часть дробится на отверстиях перфорации и попадает в сопловой аппарат с небольшой скоростью, исключающей эрозионный износ поверхности.

Добавочное сопротивление, которое вносит наличие перфорированного экрана, полностью компенсируется снижением потерь энергии в последующем сопловом аппарате.

При установке на пути скоростной периферийной струи перфорированного экрана, который обеспечивает полное заполнение входного сечения последующего соплового аппарата потоком, относительные потери снижаются по сравнению с исходным вариантом на 10…20 %.