Підхід до визначення розподілу пари в ступенях парових турбін при змінних режимах роботи

Abstract

В роботі запропоновано підхід до визначення тиску та витрат пари у придискових областях проточної частини. Він включає апроксимаційні рівняння для визначення цих параметрів при руху пари від периферії до центру і у зворотному напрямку, а також через розвантажувальні отвори, діафрагмові і осьові ущільнення. Наведено результати розрахунку витрат пари у придисковій області та через розвантажувальні отвори для різних режимів роботи турбіни при пуску з холодного стану. Отримані значення параметрів пари приймаються для розрахування коефіцієнтів тепловіддачі і температури на поверхнях дисків та ущільнень ротора з ціллю визначення його теплового та термонапруженого стану і подальшого керування режимами пуску турбіни. Також наведені у роботі апроксимаційні рівняння дозволяють розрахувати тиски у міжвінцевих і міжступеневих зазорах, що дає змогу врахувати зміну осьового зусилля на опорний підшипник при пуску турбіни.

A high and average pressure rotor is one of the main elements of the steam turbine of a high power that limits its operation life. Definition of steam parameters, in particular the pressure, the speed and the flow-rate in flow passage elements is a vital problem for the operation modes of the cascades of high pressure cylinders and low pressure cylinders at the turbine start-up. The approach to the estimation of steam flow distribution in the near-disk regions of the flow passage was suggested and it is based on the use of approximation equations for the computation of flow-rates and pressures when the steam moves from the periphery to the center and in the reverse direction and when the steam moves through discharge ports, diaphragm glands and axial seals. The computation investigation data for the steam flow-rate distribution in the intercascade space before and after the cascade are given for the following modes of operation at the cold start-up of turbine: idle running, the load of 90 kW and nominal conditions. The obtained values of steam parameters are taken for the computation of heat emission coefficients and the temperatures on disk surfaces and rotor seals in order to determine thermal and thermostressed rotor conditions with the subsequent control of the start-up mode of turbine. The approximation equations given in the paper enable the computation of the pressure in interblade and intercascade gaps and it gives an opportunity to take into consideration a change in the axial force exerted on the journal bearing at the turbine start-up.