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Allgemeine Berechnungsmethode der ventilationsbedingten Leistungsverluste in der Turbinenstufe
(1998) Usacev, I. P.; Neujmin, V. M.; Pertschi, Ottmar (Übersetzer)
1. Der Ventilationsdurchsatz in der Turbinenstufe kann entweder über die Seitenquerschnitte von Ein- und Austritt des mechanisch inerten Gases (MIG) oder über die Axialbreite (bzw. den "Null"-Querschnitt (NQ)) des Laufschaufeldrehbereich (LSDB) begrenzt werden. 2. Beschränkt man den Durchsatz über die Seitenquerschnitte, macht dies die Corioluskräfte-(CK)-Wirkung von der Axialbreite unabhängig und führt zur Entstehung eines passiven Ventilationsbereichs. Dabei sind die Laufschaufeln in Bezug auf die Axialbreite kurz. 3. Beschränkt man den Ventilationsdurchsatz über den NQ (bzw B0), führt dies zu einem Durchsatzuntersatz der Seiteneintrittsquerschnitte der Beschaufelung und zu einer Verringerung des NQ zur Peripherie hin. Dabei steht die CK-Wirkung in direkter Abhängigkeit von der Axialbreite des Drehbereichs, und die Laufschaufeln sind in Bezug auf sie lang. 4. Die Berechnung der Verluste in Stufen mit langen Laufschaufeln ergibt nach den Arbeiten [1, 6] überhöhte Werte und kann deshalb nur zu einer vorläufigen Schätzung verwendet werden. 5. Die Berechnung der Ventilationsverluste in Stufen mit langen Laufschaufeln nach den empirisch ermittelten Formeln führt zu wesentlich überhöhten Werten, da in diesen Formeln eine maximale CK-Wirkung angesetzt wurde. So werden nach den in Arbeit [7] angeführten Formeln die Verluste im NDZ der Turbine T-250/300-240 auf 3 - 3,5 MW (Rho0 = 0,1 at) geschätzt, d.h. fast doppelt so hoch wie in Wirklichkeit.
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Ventilation in einer Stufe einer Axialturbomaschine
(1998) Neujmin, V. M.; Usacev, I. P.; Pertschi, Ottmar (Übersetzer)
1. Eine Zunahme des Radialspalts hat immer eine Ventilationsverlust-Zunahme zur Folge. 2. Wenn die Laufschaufeln einen gasförmigen Stoff als relativ kurze mit zunehmenden Radialspalten der Kammerseitenbereiche ventilieren, dann nehmen die Ventilationsverluste zu. Sobald jedoch die Laufschaufeln als relativ lange Schaufeln zu ventilieren beginnen (bei weiterer Zunahme der Axialspalten), können die Ventilationsverluste abnehmen. 3. In realen Niedruckstufen von Dampfturbinen kann man bei der Ventilationsverlustberechnung den Einfluß der Kammer vernachlässigen, bei der Berechnung von Hochdruckstufen und Mikroturbinen (insbesondere bei solchen, die mit Flüssigmetalldämpfen funktionieren), ist eine Berücksichtigung der Kammergeometrie nötig. 4. Die Auswertung der bekannten Gleichungen zur Ventilationsverlustberechnung zeigt, daß bei Dampfturbinen mit mittlerer und geringer Leistung außer der Gleichung (5) die Gleichungen nach Sutter und Traupel sowie nach Markov und Terent'ev gute Ergebnisse liefern. 5. Kennt man den Wert der konstruktiven Ventilationsfunktion f, kann man (aus Ventilationsverlust-Sicht) die Perfektion in der Ausführung der Dampfturbinenstufen vergleichen. So haben die letzten Stufen der Turbinen der Firma "Turbomotornyj zavod" mit 360,420,550,650,830 und 940 mm langen Laufschaufeln folgende Werte von f: 10,3; 12,3; 14,3; 11,9; 14,8; 14,3. Hieraus erkennt man, daß die Laufschaufeln folgendermaßen perfektioniert sind (nach der Länge): 360, 650, 420, 550 und 940,830 mm. 6. Aus Ventilationsverlust-Sicht verschlechtert die Einbringung von Rädern in den letzten Stufen mit unterschnittenen Laufschaufeln beträchtlich die Konstruktionsqualität der Stufe, so z.B. beim Übergang der Laufschaufel der letzten Stufe von T-250j300-240 (Länge 940 mm) zur Laufschaufel der letzten Stufe von PT-135j165-130j15 (Länge 830 mm) u.s.w.
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Verfahrung zur Bestimmung der Erwärmung des NDZ-Durchströmteils bei sehr kleinen Dampfdurchsätzen
(1998) Usacev, I. P.; Neujmin, V. M.; Tichomirov, A. N.; Pertschi, Ottmar (Übersetzer)
1. Weil die Laufschaufeln länger und mehr Stufen vorhanden sind, ist der Erwärmungspegel im Niederdruckzylinder (NDZ) der Turbine T-250/300-240 doppelt bis dreimal so groß wie der im NDZ der Turbine T-100/120-130. 2. Liegt kein Durchsatz an Betriebsdampf vor, tritt die maximale Erwärmung in den ersten NDZ-Stufen auf und erreicht (im Trockendampf) 163°C bei der Turbine T-100/120-130 und 542°C bei der Turbine T-250/300-240. 3. Unter Betriebsbedingungen kühlt der Betriebsdampf praktisch immer die ersten Zylinderstufen. 4. Die Wirkung des Betriebsdampfes auf den Wärmezustand der Stufen nimmt zur Kondensatorseite hin ab. 5. Neben den radialen Temperaturgefällen in den Laufschaufeln treten in den Fußquerschnitten beträchtliche Temperaturgefälle auch in axialer Richtung auf: dieses Gefälle ist besonders groß in der letzten Stufe. Abschließend sei bemerkt, daß man den allgemeinen Temperaturpegel in den genannten Fällen so begrenzen kann, daß die Dampfwerte von Kondensatorseite gK her auf Sättigungsniveau gehalten werden, dies auch durch Verminderung von alpha-tau. Liegt kein Betriebsdampfdurchsatz vor und ist der ättigungsdampfdruck im Kondensator zulässig, betragen die maximalen Temperaturen im NDZ der Turbine T-1 00/120-130 243°C und der Turbine T-250/300-240 602°C. Sie stellt man im Bereich der Endstufen fest.