Главное меню

Судовые двигатели

Активные турбины со ступенями скорости

В турбинах со сту­пенями скорости, как и в одноступенчатой, все используемое тепло превращается в кинетическую энергию в соплах, которая преоб­разуется в механическую работу на рабочих лопатках нескольких рядов. Схема активной турбины с двумя ступенями скорости по­казана на рис. 4.

 

 

Схема реактивной турбины с двумя ступенями скорости

На рисунке изображена диаграмма изменения давления и ско­рости пара. Свежий пар давлением р0, скоростью с0 поступает в сопла 4, где осуществляется процесс расширения до давления р1; в дальнейшем на лопатках давление остается постоянным р1 = р2. Это достигается за счет неизменного сечения между рабо­чими лопатками. В результате расширения пара в сопле его абсолютная скорость увеличивается до значения с1. С этой скоростью пар поступает на рабочие лопатки 5 первого ряда, в которых ис­пользуется только часть приобретенной в соплах кинетической энергии пара, и поэтому пар покидает лопатки этого ряда с еще значительной скоростью с2. После этого пар должен поступать на рабочие лопатки 7 второго ряда в том же направлении. Для этого устанавливают так называемые направляющие лопатки 6, кото­рые связаны с корпусом турбины 1 и неподвижны; в них восста­навливается направление движения, измененное па лопатках пер­вого ряда. В направляющих лопатках скорость пара несколько уменьшается до значения с1’ вследствие изменения направления движения его, а также затраты некоторой части кинетической энергии на преодоление вредных сопротивлений. На рабочих ло­патках второго ряда происходит дальнейшее преобразование ки­нетической энергии пара в механическую работу вращения диска 3 и вала 2; скорость пара уменьшается до значения выходной ско­рости с2’.

Так как в рассматриваемой турбине расширение пара происхо­дит в соплах одной ступени, а использование кинетической энер­гии осуществляется на рабочих лопатках двух рядов, то она назы­вается активной турбиной с одной ступенью -давления и двумя ступенями скорости. Колесо данной турбины называется двухвенечным колесом Кертиса или колесом с двумя ступенями ско­рости. Для многовенечных ступеней наивыгоднейшее отношение теоретически составляет

и / с1 = 1 / 2z ,

где z — количество ступеней скорости.

Из приведенного отношения следует, что для наивыгоднейшего использования кинетической энергии пара окружная скорость при двух ступенях скорости должна быть в четыре раза, а при трех ступенях скорости — в шесть раз и т. д. меньше скорости истече­ния пара из сопла.

Ступени скорости находят широкое применение во вспомога­тельных турбинах, служащих приводом для масляных, питатель­ных, топливных и других насосов, и в главных турбинах в каче­стве ступеней заднего хода и первой регулировочной ступени.

При использовании ступеней скорости для вспомогательных турбин и турбин заднего хода обеспечиваются их малые габариты, простота устройства и удобство обслуживания. Невысокая эконо­мичность этих турбин в связи с малой мощностью вспомогатель­ных турбин и использованием их отработавшего пара на подогрев питательной воды, а также непродолжительной работой турбин заднего хода существенного значения не имеет.

Применение ступеней скорости в качестве первой регулировоч­ной позволяет использовать значительный теплоперепад и бла­годаря этому значительно снизить давление и температуру в кор­пусе турбины и уменьшить количество последующих за ней ступе­ней давления.