Осевые усилия в турбине при переменном режиме

В § 5.5 были проанализированы осевые усилия в турбине и ее элементах. В общем случае осевое усилие, передаваемое на упорный подшипник, может быть выражена как сумма

—площадь разгрузочного диска;

  —давление в камере А разгрузочного диска (см. рис. 5.28).

Рассмотрим, как изменяется осевое усилие, действующее на ротор турбины, при изменении пропуска пара.

  в камере разгрузочного диска, связанной с какой-либо из ступеней турбины, выражаются законом прямой пропорциональности:

  находим

Строго говоря, этот вывод можно рассматривать лишь как первое приближение. В самом деле, изменение режима турбины связано с изменением теплоперепадов в отдельных ступенях и отклонением реактивности ступеней от расчетной

величины. Изменение реактивности при дисковой конструкции ротора приводит к изменению перепада давлений но обе стороны диска и может вызвать изменение осевых усилий, действующих на ротор турбины.

  в (8.15) не может быть отброшена. Кроме того, если турбина работает со скоростями меньшими, чем критические, то давления в промежуточных ступенях выразятся так:

Если разгрузочный диск был рассчитан так, чтобы при полной нагрузке осевое усилие также становилось равным нулю, то в этом случае при промежуточных значениях пропуска пара может возникнуть осевая нагрузка на ротор турбины, причем наибольшая ее величина будет достигаться приблизительно при половинном расходе пара. Поэтому в турбинах с противодавлением упорный подшипник должен проверяться при режиме турбины, отличающемся от расчетного, когда осевое усилие достигает максимума (рис. 8.24, кривая 2).

Значительное нарушение осевой уравновешенности ротора возникает при применении обводного парораспределения, когда пар через обводной клапан направляется не в камеру регулирующей ступени, а в одну из более отдаленных ступеней.

Представим себе, что турбина выполнена без регулирующей ступени и имеет обводное парораспределение, показанное на схеме рис. 8.25.

перед разгрузочным диском

рас-

Если разгрузочный диск выполнен с таким расчетом, чтобы уравновешивать осевую нагрузку ротора при пропусках пара,

управляемых одним первым клапаном, то наибольшая осевая нагрузка будет возникать при полном пропуске пара и полном открытии обводных клапанов. На это усилие должен быть рассчитан упорный подшипник.

При неустановившихся (переходных) режимах работы турбины, скажем, во время изменения нагрузки давления пара в некоторых местах проточной части турбины, особенно там, где имеются большие камеры (например, после отсеков турбин, за цилиндрами, в местах отборов и др.), меняются с разной скоростью. В связи с этим временно могут возникнуть осевые усилия, заметно отличающиеся от тех, которые наблюдаются при установившихся режимах. Особенно большие отклонения в осевых усилиях возникают в турбинах с промежуточным перегревом пара и внешними сепараторами. Анализ этих изменений дан в [45].

Следует, кроме того, учитывать, что некоторые изменения в проточной части турбины, такие, как отложения на лопатках, увеличение зазоров в диафрагменных уплотнениях, могут привести к значительному повышению осевых усилий [45].