Многоступенчатая активная парциальная турбина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к турбомашиностроению, может быть использовано преимущественно при регулировании турбин привода агрегатов с изменением их частоты вращения и мощности и позволяет повысить экономичность в диапазоне параметра нагрузки U/C<SB POS="POST">0</SB> от 0,1 до 0,8 и степени парциальности от 0,015 до 0,4. Турбина снабжена обгонными муфтами 16 и 17, посредством которых рабочие колеса 4 и 5 второй и последующих ступеней 14 и 15 сообщены с валом 2. Секции 8 и 9 многосекционного соплового аппарата 6 имеют клапаны 11 и 12 подачи рабочего тела. При появлении крутящих усилий в ступенях 14 и 15, направленных в сторону торможения вала, рабочие колеса 4 и 5 ступеней 14 и 15 отключают с помощью обгонных муфт 16 и 17 от вала 2. Такое отключение в указанных диапазонах параметра нагрузки и степени парциальности обеспечивает регулирование по частоте вращения и мощности, а также повышение экономичности. 4 ил.

1495442

Изобретение относится к турбомашиностроению и может быть использовано преимуществленно при регулировании турбин привода агрегатов с изменением мощности и частоты вращения в соответствии с потребностями приводимого агрегата и в конструкции таких турбин.

Цель изобретения — повышение экономичности при изменении режима работы в диапазоне параметра нагрузки U/Co от 0,1 до

0,8 и степени парциальности от 0,015 до 0,4.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема многоступенчатой турбины; на фиг. 2-соединение рабочих колес второи и последующих ступеней с корпусом и валом турбины; на фиг. 3 — кривые зависимостей крутящих моментов (М) на рабочих колесах и на валу трехступенчатой турбины с отключением и без отключения рабочих колес от частоты вращения (f); на фиг. 4 — кривые зависимостей КПД (») турбины с отключением и без отключения рабочих колес от параметра U/Co.

Турбина содержит корпус 1, внутри которого на валу 2 установлены рабочие колеса 3 — 5, многосекционный сопловой аппарат 6 первой ступени 7 каждая секция 8 (9) которого снабжена клапанами 10 и 1 подачи рабочего тела, и направляющие аппараты !2 и 13 второй 14 и последующей 15 ступеней. Турбина дополнительно снабжена обгонными муфтами 16 и 17, посредством которых рабочие колеса

4 и 5 второй 14 и последующих 15 ступеней сообщены с валом 2 для отключения указанных ступеней 14 и 15 при появлении крутящих усилий в последних, направленных в сторону торможения вала 2 турбины. Рабочее колесо 3 скреплено с валом 2, установленным в подшипниках !8, а рабочие колеса 4 и 5 установлены на валу 2 в подшипниках 19.

На фиг. 3 í" íåñåíû кривые 20 — 29 зависимоси моментов при постоянных давлении и температуре перед турбиной. Кривые

20 — 22 соответствуют крутящим моментам, развиваемым на рабочих колесах 3 — 5 первой 7, второй 14 и третьей 15 ступеней при подаче рабочего тела только в секцию 8 соплового аппарата 6 первой ступени 7. Кривые 23 — 25 соответствуют крутящим моментам, возникающим на тех же рабочих колесах 3 — 5 при подаче рабочего тела в секции 8 и 9 соплового аппарата 6 одновременно. Кривые 26 и 27 соответствуют крутящему моменту развиваемому на валу 2 при подаче тела в секции 8 и 9 и только в секцию 8 соответственно, без отключения рабочих колес 4 и 5 обгонными муфтами 16 и 17, т.,е. являются суммами моментов всех рабочих колес 3 — 5, что соответствует характеристикам обычной трехступенчатой турбины при изменении парциальности. Кривые 28 и 29, изображенные двойными линиями, соответствуют крутящему моменту в тех же случаях подачи рабочего тела, но с отключением рабочих колес 4 и 5 обгонными муфтами 16 и 17, когда крутящий момент на соответствующем рабочем колесе 4 или 5 становится отрицат ельным. Пунктирной кривой 30 (фиг. 4) показан КПД трехступенчатой турбины при подаче рабочего тела в секцию 8 соплового аппарата 6 без отключения рабочих колес 4 и 5, а двойной пунктирной кривой 31 — с отключением. Аналогично сплошной кривой 32 и двойной кривой 33 показаны КПД турбины без отключения и с отключением рабочих колес 4 и 5 при подаче рабочего тела в секции 8 и 9 одновременно. Кроме того, изображены кривая (гипербола) 34 при изменении частоты вращения турбины и кривая 35.

Увеличение -частоты вращения от до Ь при постоянной мощности (фиг. 3)

2О соответствует, например, переходу от точки а к точке к, лежащей на гиперболе 34.

В известной трехступенчатой турбине известный процесс перехода осуществляется по кривым, (характеристикам) 26 и 32 при по даче рабочего тела в секции 8 и 9 соплового аппарата 6. В предлагаемой турбине подают рабочее тело в секции 8 и 9, а по достижении частоты f, когда крутящий момент на рабочем колесе 5 третьей ступени 15 становится тормозящим, рабо3О чее колесо 5 третьей ступени 15 отключается от вала 2 обгонной муфтой 17 и дальнейший разгон идет в соответствии с кривыми 28 и 33 на участке в-4 до точки с, где достигается требуемая частота 4. Затем прекращается подача рабо35 чего тела в секцию 9 соплового аппарата 6, отключается рабочее колесо 4 второй ступени 14 и турбина работает в режиме, соответствующем точке к на кривой 29 и точке m на кривой 31. На фиг. 4 видно, что

4 КПД турбины в точке m существенно больше КПД турбины в точке к, более того, переход к точке m путем а-в-с-m происходит при больших значениях КПД, чем переход к точке к путем а-в-к.

Увеличение мощности турбины при пос45 тоянной частоте fz, например, соответствует увеличению крутящего момента от значения, соответствующего точке к, до значения, соответствующего точке с. При этом при подаче рабочего тела в секцию 8 включают подачу в секцию 9 и соеди50 няют автоматически срабатывающей обгонной муфтой 16 рабочее колесо 4 второй ступени 14 с валом 2 турбины, переходя в точку с на кривых 28 и 33. В известной турбине для того, чтобы увеличить крутящий момент и мощность до требуе мой величины известными способами потребовалось бы поднять давление перед турбиной или подать дополнительное количество рабочего тела через дополнительнук

1495442

5 секцию соплового аппарата (не показаны), т. е. перейти на кривую 35, что менее экономично.

Для расширения диапазона регулирвания увеличение частоты вращения от значения до значения fa при мощности, соответствующей точке к (фиг. 3), в известной турбине практически невозможно из-за ограничения давления или fIðоизводительíîcти источника рабочего тела; В предлагаемой турбине такое регулирвание осуществляется включением подачи рабочего тела в секцию 9 соплового аппарата 6. При этом осуществляется разгон по пути кривых 28 и 33.

В режимах работы турбины обеспечивается регулирование по частоте вращения и мощности, а также повышение экономичности в указанных диапазонах параметра нагрузки и степени парциальности.

Форму.га ивой рг. тенггя

Многоступенчатая активная парциальная турбина, содержащая корпус, внутри которого на валу установлены рабочие колеса, многосекционный сопловой аппарат первой ступени, каждая секция которого снабжена клапанами подачи рабочего тела, и направляющие аппараты второй и последующих ступеней, от.гпнающаясн тем, что, с

10 целью повышения экопомичности при изменении режима работы в диапазоне параметра нагрузки U/C,> от 0,1 до 0,8 и степени парциальности от 0,015 до 0,4, турбина дополнительно снабжена обгонными муфтами посредством которых рабочие колеса.

15 второй и последующих ступенеи сообщены с валом, для отключения указанных ступеней при появлении крутящих усилий в последних, направленных в сторону торможения вала турбины.

1495442

Об

ОФ

ФРГ Ф аг

Сост а ви тел ь В. Гуто ров

Реда кто р H. T у и ица Тскред И. Верее Корректор М. Макси«нгиинец

За каз 4226/29 Тираж 456 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям нри ГКНТ (.(.(Р

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раун<скан наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Пате«т», г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 <11