Потужність парової турбіни (л. С.)
Ha - наявний теплоперепад, спрацьовує на турбіні, кДж / кг;
Потужність можна змінювати в основному за рахунок двох величин: витрати пари Gп і теплоперепада Ha. що визначає такі способи управління паровою турбіною:
1. кількісне регулювання (сопловий);
2. якісне регулювання (дросельне);
3. змішане регулювання;
4. обвідне регулювання;
5. застосування змінюваних параметрів пара.
Кількісне (сопловий) регулювання
Воно застосовується в парових турбінах.
При такому регулюванні впуск пари в турбіну здійснюється декількома сопловими клапанами, за допомогою яких пар підводиться до окремих груп сопел.
Регулювання потужності ступеневу, виконується за допомогою використання різних комбінацій повністю відкритих (закритих) соплових клапанів.
Число соплових клапанів залежить від діапазону потужності турбіни, що вимагає високої економічності.
Якщо необхідний діапазон високої економічності знаходиться в межах 55 ÷ 110% номінальної потужності, то турбіна має два-три соплових клапана (ГТЗА суховантажних і пасажирських суден, турбогенератори).
Якщо турбіна більшу частину часу працює на номінальному режимі (ГТЗА наливних суден), вона має один клапан.
Сопловий регулювання забезпечує найбільш економічну роботу турбіни на змінних режимах завдяки незмінним початковим параметрам пара перед її соплами.
Якісне (дросельне) регулювання
Як і сопловий, воно застосовується в парових турбінах.
Це регулювання здійснюється за допомогою маневрового або соплового клапанів зміною ступеня їх відкриття.
У першому випадку дросселируется весь вступник в турбіну пар, у другому - частина пара, що пропускається даними сопловим клапаном.
Дроселювання призводить до зменшення початкового тиску і температури пари перед турбіною при збереженні його ентальпії.
Внаслідок зниження початкового тиску потужність турбіни при дросельному регулюванні змінюється як за допомогою зміни кількості впускається пара, так і за допомогою зміни перепаду ентальпій в турбіні.
Мал. 9.5 Зміна ізоентропійного перепаду ентальпій при якісному регулюванні
Дросельне регулювання доцільно в турбінах, у яких основним є режим номінальної потужності, а змінні режими короткочасні (прохід судна в узкостях, маневрування).
Дросельне регулювання доцільно також для турбін з частими і швидкими змінами режимів роботи (турбіни криголамів).
Змішане регулювання полягає в використанні кількісного регулювання на основних режимах і якісного - на проміжних.
Розглянемо випадок, коли регулюючі органи складаються з одного маневрового і трьох соплових клапанів (рис. 2.2).
Рис.2.2. Схема соплового апарату при змішаному регулюванні
1 маневровий клапан; 2 підвід пари до нижньої групі сопел;
3 соплові клапани II-IV.
Від маневрового клапана 1 по трубопроводу 2 пар направляється безпосередньо в нижню групу сопел, по другому - до трьох сопловим клапанів 3.
При повному відкритті маневрового клапана в групу сопел 1 надходить 50% розрахункової витрати пара G0.
Соплові клапани при повному відкритті пропускають відповідно 10, 20, і 30% G0.
Отже, можливі соплові комбінації з пропуском пара від 50 до 110% G0 через кожні 10%.
До G0 = 0,5 G0 регулювання потужності - якісне, маневровим клапаном; проміжні режими між зазначеними також здійснюються за допомогою подрегулірованія маневровим клапаном.
Таким чином, наявність маневрового і трьох соплових клапанів забезпечує кількісне регулювання в широкому діапазоні потужностей, а також дозволяє застосовувати при маневруванні більш просте якісне регулювання.
Воно використовується в парових турбінах з великою витратою пара, у яких потужність розрахункового режиму істотно (в кілька разів) менше номінальної.
Здійснюється за допомогою виведення з роботи на розрахунковому режимі ступенів малих ходів (ці ступені розраховані на пропуск малої кількості пара і мають короткі лопатки). В цьому випадку ККД установки підвищується.
При такому способі регулювання свіжий пар направляється по обвідному каналу до основної групи ступенів, минаючи ступені малого ходу, за якими проходить тільки невелика частина пара для їх охолодження (рис.2.3).
Рис.2.3. ТВД з внутрішнім обводом ступенів малого ходу
Для зменшення числа ступенів малого ходу їх виконують двухвенечнимі. У порівнянні з іншими типами регулювання на розрахунковому режимі матимуть місце додаткові втрати тертя і вентиляції в непрацюючих щаблях.
Як випливає з рис. 2.4, для турбін, що працюють в широкому діапазоні навантажень, найвигіднішим є обвідне регулювання.
Обвідне регулювання використовується також в утилізаційних турбогенераторах (наприклад, ТД-400, ТД-500), що мають байпасні клапани, що відкриваються при зниженні тиску пара в утилізаційному котлі в зв'язку зі зниженням навантаження головного двигуна.
Рис.2.4. Залежність ККД від потужності турбоагрегату
1 якісне регулювання; 2 кількісне регулювання; 3 обвідне регулювання.