Эффективность разработанной кольцевой системы охлаждения исследована на теплофикационных турбинах типов ПТ-60/75-130/13, ПТ-80/100-130/13, Т-180/210-130 ЛМЗ и Т-50/60-130, Т-100/120-130, ПТ-135/165-130/15, Т-185/220-130 ТМЗ. При этом регулирующие диафрагмы всех исследованных турбин были модернизированы с целью обеспечения возможности работы с предельно малыми расходами пара в ЧНД (см. гл. 3), а проточная часть низкого давления и ВП оснащены специальной термометрической оснасткой. Ниже рассматриваются основные результаты указанных исследований.
Турбины мощностью 50...100 МВт. Впервые подробные исследования режимов работы ЧНД с уменьшенным вентиляционным пропуском пара при использовании кольцевой системы охлаждения были проведены на турбинах типа ПТ-60/75-130 ЛМЗ.
На рис. 5.1 приведены некоторые экспериментальные данные по максимальным температурам пара tмакс в ЧНД этой турбины (они наблюдались в периферийной части последней, 30-й ступени на выходе из направляющих лопаток) и средним температурам tBП в ВП (по результатам детального термометрирования в 45 точках). При включенной КСО величина tBП мало зависит от начальных параметров и расхода пара в ЧНД через закрытую уплотненную РД и в исследованном диапазоне 4<рК<20 кПа она ниже допустимого уровня.
В области малых рк<7 кПа средняя температура пара в ВП близка к температуре насыщения ts и с повышением противодавления монотонно возрастает. Уровень
в области рк<15 кПа не превышает 220 °C, что вполне приемлемо. Новая система охлаждения обеспечивает достаточно равномерное поле температур пара в пространстве выходного патрубка (рис. 5.2).
Рис. 5.2. Значения температур пара (°C) в пространстве выходного патрубка турбины ПТ-60-130 : без скобок - р к=7 кПа, КСО включена; в круглых скобках - рк=7 кПа, КСО отключена; в квадратных скобках - рк=14 кПа, КСО включена
При этом, несмотря на низкий уровень tBП, визуальными наблюдениями не обнаружено присутствие избыточной капельной влаги и пленок конденсата на поверхностях внутренних элементов ВП и в зоне обратных токов последней ступени. Отключение КСО (рис. 5.1, 5.2) приводит к интенсивному разогреву патрубка и повышению температуры пара в последней ступени. Исследования показали, что при рК>7 кПа проблематично обеспечить допустимое тепловое состояние ВП без системы охлаждения.
Возможность и эффективность использования КСО для турбин типа Т-100/120-130 была исследована в диапазоне режимов с давлением в конденсаторе рК=4...15 кПа и расходом пара в один поток ЧНД GK =0,5... 1,3 кг/с. При этом заводская (штатная) система охлаждения оставалась в рабочем состоянии, что позволило провести сравнительный анализ работы ЧНД с уплотненной РД при штатной и новой системах охлаждения. В соответствии с экспериментальными данными (рис. 5.3,а) в режимах с малыми давлениями в конденсаторе (рК<4 кПа) температура пара
(по штатным датчикам) в ВП при включенной КСО находится на уровне насыщения, в то время как при штатном впрыске она существенно выше (около 80 °C). Если в работе находится КСО, то повышение рК приводит к возрастанию
, причем в исследованном диапазоне режимов изменение расхода пара в ЧНД и его начальных параметров почти не сказывается на величине
. В случае, когда функционирует штатная система охлаждения, с ростом рК температура пара в ВП снижается вплоть до температуры насыщения.
Это связано, как уже указывалось, с увеличением выноса капельной влаги при повышении рК в условиях впрыска конденсата в пространство верхней части конденсатора, что подтверждалось визуальными наблюдениями. По результатам таких наблюдений во время работы КСО подобного явления не наблюдалось.
Это свидетельствует о высокой эффективности КСО, обеспечивающей надежное без эрозийное охлаждение выходного патрубка в режимах работы турбины Т-100/120-130 с закрытыми уплотненными РД ЧНД. Без специального охлаждения допустимый уровень
может иметь место только в режимах с достаточно глубоким вакуумом в конденсаторе. Так, например, уже при рк=4..4,5 кПа отключение систем охлаждения приводит к возрастанию
(рис. 5.3,а) до 85... 105 °C в зависимости от параметров пара перед закрытыми РД ЧНД.
Максимальная температура пара
в ЧНД турбины Т-100/120-130 в опытах наблюдалась в периферийной области последней ступени на выходе из направляющих лопаток и не превышала 170 °C (рис. 5.3, б). Величина
зависит от давления в конденсаторе, расхода пара, его начальной энтальпии и от работы системы охлаждения, влияние которой на
возрастает с уменьшением GK и увеличением рК. В частности, по результатам исследований отключение КСО при рК=4...5 кПа и расходах пара в ЦНД (на оба потока) 2GK =2,4 и 1,0 кг/с повышение
составило соответственно около 20 и 40 °C.
