Отступления от оптимальных аэродинамических характеристик
Отступления от оптимальных аэродинамических характеристик для удовлетворения требований прочности приведут к дополнительному снижению эффективности по сравнению со ступенями меньших габаритов, поскольку удлинение рабочих лопаток усугубляет типичные для последних ступеней противоречия между требованиями обеспечивания эффективности работы, прочности и надежности, распространяя их практически на всю высоту лопатки.
В связи с указанными трудностями решения проблем по созданию достаточно экономичных и надежных проточных частей с более длинными по сравнению с существующими рабочими лопатками последних ступеней может оказаться единственно целесообразным увеличение пропускной способности ц. н. д. турбоагрегатов на 3000 об/мин за счет повышения противодавления. Указанное подтверждается изменением углов наклона зависимости Р = (I) при повышении удельных нагрузок выходных сечений ц. н. д.
По мнению большинства экспертов, для тихоходных турбин имеются принципиальные возможности технического воплощения серии ц. н. д. с лопаткой последней ступени длиной 1400— 1500 мм при повышенных нагрузках выхлопа (р = 0,72-г 0,99 при Кк = 0,75ч-0,4) и 1700—1900 мм (р — 0,5-^0,8 при к = 0,5-ь0,65). Для этих серий ц. н. д., учитывая имеющийся на заводах отрасли опыт, наиболее перспективным типом ротора является сварной, что подтверждается формой кривых распределения осредненных вероятностей предпочтительности конструкций роторов.
Удлинение рабочих лопаток последних ступеней тихоходных турбин определяет ряд проблем, связанных с ростом массы и габаритов отдельных узлов и элементов ц. н. д. Это требует новых сложных конструктивных решений ц. н. д., коренной реконструкции производственной базы заводов-изготовителей, внедрения новых технологических процессов.
Ряд специалистов указывает в анкетах, что наиболее эффективным в настоящее время может быть увеличение выходных сечений ц. н. д. за счет создания новых конструкций выхлопа на базе существующих типоразмеров последних ступеней. Такими решениями являются либо модификации выхлопа Баумана, либо выхлоп ЦКТИ—ХТЗ им. С. М. Кирова с разделением потока пара за нижним ярусом предпоследней двухъярусной ступени и поворотом части его на 180° к верхнему ярусу этой ступени.
Проведенные к настоящему времени проектные разработки выявили существенные трудности создания выхлопа Баумана для турбин на 3000 об/мин. Это обусловливается тем, что при достигнутых радиальных габаритах проточных частей оптимальные термодинамические характеристики входят в противоречие с требованиями аэродинамики и прочности двухъярусной лопатки.
Для тихоходных турбин создание выхлопа с повышенной пропускной способностью на базе существующих рабочих лопаток длиной 1450 мм не связано с принципиальными техническими ограничениями. На основании рассмотренного материала можно сделать следующие выводы:
1. С точки зрения специалистов, принявших участие в экспертных оценках возможностей технического осуществления различных типоразмеров ц. н. Д., наиболее вероятно увеличение их пропускной способности за счет повышения удельной нагрузки выходного сечения с соответствующим повышением противодавления на базе применяемых в настоящее время рабочих лопаток последних ступеней.
Вероятность создания выхлопов ц. н. д. с лопатками последних ступеней длиной 960—1030, 1200 мм при п = 3000 об/мин и 1450 мм при п = 1500 об/мин с удельными нагрузками до 80 т/(м2*ч) составляет не менее 0,7—0,8.
2. Создание последних ступеней ц. н. д. с более длинными рабочими лопатками по сравнению с существующими для турбин с частотой вращения ротора 3000 об/мин маловероятно в связи с трудностями обеспечения необходимой прочности и надежности при оптимальных значениях аэродинамических характеристик.
3. Ло мнению большинства экспертов для тихоходных турбин (с частотой вращения ротора 1500 об/мин) имеются принципиальные возможности технического осуществления увеличения пропускной способности ц. н. д. как за счет увеличения длины рабочей лопатки последней ступени, так и за счет создания новых конструктивных решений выхлопа с применением существующих типоразмеров последних ступеней.
4. Целесообразность указанных направлений развития ц. и. д. турбоагрегатов при повышении их мощности должна быть обоснована технико-экономическими исследованиями с учетом затрат, связанных с их созданием, вводом и эксплуатацией в энергосистемах.