Главное меню

Судовые двигатели

Одноступенчатая активная турбина

Схема одноступенчатой активной турбины показана на рис. 3. На рисунке нанесены кри­вые изменения давления и скорости пара при протекании его че­рез турбину.

Свежий пар давлением р0 со скоростью с0 поступает в сопла 6, где осуществляется процесс расширения до давления р1 и увеличение скорости пара до с1. Со скоростью с1 пар посту­пает на рабочие лопатки 2, ив результате поворота струи приоб­ретенная в соплах кинетическая энергия преобразуется в механи­ческую работу вращения диска 3 и вала 4. Абсолютная скорость пара при этом уменьшается до значения выходной скорости с2. Давление р1 остается постоянным вследствие того, что каналы между лопатками имеют одинаковое сечение по всей длине и в них не происходит добавочного расширения пара. Отработав­ший пар давлением р2 = р1 отводится из турбины через патрубок 1. Диск с рабочими лопатками вращается в корпусе 5. Кроме того, на рис. 3 показано расположение сопел по отношению к плоско­сти диска.

 

Одноступенчатая турбина является турбиной простейшего типа, однако в судовых установках применяется мало из-за невозмож­ности рационального использования больших теплоперепадов. Для лучшего использования кинетической энергии пара скорость дви­жения лопатки активной турбины должна быть приблизительно в два раза меньше скорости истечения пара из сопла, т. е.

и / с1 = 1 / 2 ,

где и — окружная скорость рабочих лопаток, м/сек; с1 — абсолют­ная скорость истечения пара из сопел, м/сек.

Повышения экономичности современных паротурбинных уста­новок добиваются использованием пара с высокими начальными параметрами при его давлении в конденсаторе 0,004—0,005 Мн/м2.

В одноступенчатой активной турбине увеличение теплоперепада приводит к увеличению скорости истечения пара из сопел;

для сохранения отношения и / с1 = 1 / 2 требуется увеличить окружную скорость рабочего колеса, которая зависит от прочности диска и лопаток. В настоящее время в судовых турбинах окружные ско­рости, как правило, не превышают 250 м/сек. Большие окружные скорости можно обеспечить либо за счет большого диаметра дис­ков, либо большой частоты их вращения. Первое приводит к уве­личению габарита и веса турбины, а второе — к необходимости применения многоступенчатой зубчатой передачи, которая по весу и габариту может превзойти турбину в несколько раз. Кроме того, при больших окружных скоростях возникают чрезмерные инерци­онные усилия.

Схема одноступенчатой активной турбины

Срабатывание больших теплоперепадов при умеренных окруж­ных скоростях достигается применением в турбинах ступеней ско­рости и ступеней давления.

В турбинах со ступенями скорости кинетическая энергия пара в сопле распределяется между несколькими венцами рабочих ло­паток одного рабочего диска. В турбинах со ступенями давления весь располагаемый теплоперепад, а следовательно, и перепад давления распределяются между несколькими ступенями.