Систематизация математических зависимостей для оценки вентиляционных потерь мощности в осевой турбинной ступени, в цилиндре, в паровой турбине

Аннотация

В мировой практике паротурбостроения нашли применение десятки различных, как правило, эмпирических математических зависимостей (формул) для расчёта вентиляционных потерь мощности в осевой турбинной ступени. Формулы охватывают широкий спектр параметров, влияющих на величину вентиляционных потерь. Применительно к конкретным типам турбин наблюдается значительная погрешность расчётов относительно экспериментальных данных. Проведённый сравнительный анализ известных формул позволил сгруппировать зависимости должным образом и выявить границы их целесообразного применения, установить те из них, расчёты по которым приводят к минимальным погрешностям относительно экспериментальных данных, а также выявить формулу, которая может быть использована для определения вентиляционных разогревов. Интерес к вентиляционным режимам работы паровых турбин ТЭС вызван необходимостью повышения экономичности оборудования из-за возрастающей стоимости органического топлива и дальнейшего расширения комбинированной выработки электрической и тепловой энергии, связанной с решением проблемы перевода мощных теплофикационных турбин на трёхступенчатый подогрев сетевой воды, поисками рациональной эксплуатации ЦНД в периоды провалов графиков электрических нагрузок и реализацией специфических режимов эксплуатации, например, моторного режима, необходимостью обеспечения высокой манёвренности оборудования энергоблоков, ТЭС, энергообъединений в целом. При этом, в ряд первостепенных выдвигается проблема обеспечения систематической максимально глубокой разгрузки ТЭС в период ночного провала графика электрической нагрузки [1-3]; увеличения числа случаев вынужденной эксплуатации конденсационной установки с повышенным давлением [4, 5]. Снижение потерь тепла в конденсаторе и увеличение доли электроэнергии, вырабатываемой на тепловом потреблении - основное направление повышения эффективности работы теплофикационных турбин. Решение данной задач связано, в основном, с организацией наиболее экономичных режимов работы ЦНД паровых турбин. На режимах работы пуска-останова, холостого хода, аварийного сброса нагрузки, теплофикационном, моторном, горячего вращающегося резерва характеристики работы лопаточного аппарата ЦНД турбины всецело определяются воздействием вентиляционных явлений, возникающих и протекающих в проточной части цилиндра (вентиляционные потери мощности, вентиляционные разогревы [6], интенсивное возбуждение изгибно-крутильных аксиальных резонансных колебаний винтовым потоком рабочего пара, пульсирующим с частотой, равной частоте вращения вентиляционного потока в зазоре между диафрагмой и решёткой рабочих лопаток в диапазоне 0,560-0,572 от частоты вращения вала, вследствие регулярного воздействия неравномерности вращающегося вентиляционного потока путём попеременного растяжения и сжатия проходного сечения потока рабочего пара, и способных привести к поломке рабочих лопаток [7]).