Судовые двигатели

Многоступенчатые реактивные турбины

Схема устройства ре­активной турбины и рабочий процесс в ней показаны на рис. 6.

 

 

 

Схема реактивной турбины

Турбина состоит из корпуса 1, в котором расположены направ­ляющие лопатки 3, и ротора 4, на котором укреплены рабочие ло­патки 2. Расширение пара происходит как в направляющих ло­патках, так и в рабочих лопатках от начального давления р0 до конечного р2, скорости пара возрастают и убывают в пределах каждой ступени.

Свежий пар давлением р0 со скоростью с0 подводится в коль­цеобразную камеру 7, откуда поступает на направляющие лопатки первой ступени, где расширяется до давления р1 и увели­чивает свою скорость до значения с1. Затем пар попадает па рабочие лопатки Первого ряда, где его кинетическая энергий ча­стично преобразуется в механическую работу вращения вала тур­бины, вследствие чего скорость понижается до значения с2. Между рабочими лопатками пар продолжает расширяться, так как пло­щади сечения каналов, образуемых рабочими лопатками, как и у направляющих лопаток, постепенно уменьшаются к выходу; по­этому давление пара будет снижаться. Со скоростью с2 пар по­ступает в направляющие лопатки второго ряда, где снова проис­ходит его расширение и возрастание скорости до с1. Приобретен­ная скорость и, следовательно, кинетическая энергия используются па рабочих лопатках второй ступени и т. д., пока не будет исполь­зован весь располагаемый на турбину теплоперепад.

При расширении пара его удельный объем от ступени к сту­пени возрастает, и для увеличения сечения межлопаточных каналов приходится по мере движения пара на выход из турбины уве­личивать высоту лопаток. На лопатках каждого ряда существует разность между давлением пара на входе и выходе, вследствие чего возникает осевое давление. Суммарное осевое усилие, испы­тываемое ротором турбины вследствие статической разности дав­лений пара по обе стороны ряда рабочих лопаток, значительно, оно стремится сдвинуть ротор в сторону движения пара. Поэтому для уравновешивания осевого усилия в передней части ротора устанавливают думмис, или разгрузочный поршень 6. Простран­ство перед думмисом соединено трубопроводом 5 с выпускным патрубком турбины, в результате осевое давление уравновеши­вается разностью давлений, действующих в сторону, обратную движению пара.

С целью уменьшения высоты лопаток последних ступеней и уравновешивания осевого усилия без установки думмиса реактив­ные турбины большой мощности часто выполняют двухпроточными.

Реактивные турбины целесообразно применять в области низ­кого давления пара, где из-за больших объемов пара требуется большая высота рабочих лопаток. Относительные значения ради­альных зазоров в проточной части уменьшаются ( ? / l, , где ? — ра­диальный зазор, l — высота лопаток), а также уменьшаются по­тери на утечки пара в ступени. Однако с точки зрения маневрен­ности преимущества за активными турбинами, имеющими боль­шие радиальные зазоры и менее массивные роторы, особенно при расположении ступеней заднего хода в ТНД. Недостатком реак­тивных турбин является невозможность применения регулирова­ния мощности, как у активных, изменением количества действую­щих групп сопел. В судовом турбостроении находят применение активно-реактивные турбины; в области высоких давлений ис­пользуют турбины с активными ступенями, а в области низких давлений — с реактивными ступенями.