DE562990C

DE562990C - Overpressure blading for steam turbines

Info

Publication number: DE562990C
Application number: DE1930562990D
Authority: DE
Original assignee: KARL ROEDER DR ING
Current assignee: KARL ROEDER DR ING
Priority date: 1930-02-16
Filing date: 1930-02-16
Publication date: 1932-10-31

Description

Die im Überdruckteil Von Dampfturbinen verwendeten Schaufelformen für Leit- und Laufkranz weisen Austrittswinkel auf, die zwischen 10 und 50° liegen. Da bei der Verwendung kleiner Winkel in der verlustlosen Maschine ein gegebenes Wärmegefälle zu größter Arbeitsleistung führt, werden kleine Winkel bevorzugt und größere Winkel nur in solchen Stufen zugelassen, in denen ein baulicher Zwang zu ihrer Verwendung vorliegt. Parsons verwendete beispielsweise für fast alle Stufen seiner normalen Maschinen Schaufeln mit 20° Austrittswinkeln. Erst in der vorletzten Stufe ging er zur Vermeidung zu großer Schaufelhöhen auf 30⁰ und in der letzten Stufe aus dem gleichen Grunde auf 45° über. Neuerdings macht sich bei allen Bauarten das Bestreben zur Verwendung von Winkeln, die unterhalb von 20 ° liegen, bemerkbar.The blade shapes used in the overpressure part of steam turbines for the guide and rotor rim have exit angles between 10 and 50 °. Since when using small angles in the lossless machine, a given heat gradient leads to the greatest work performance, small angles are preferred and larger angles are only permitted in those stages in which there is a structural constraint on their use. For example, Parsons used blades with 20 ° exit angles for almost all stages of his normal machines. Only in the penultimate stage he went over to avoid excessive blade heights to 30 ⁰ and in the last stage by the same token to 45 °. Recently, the endeavor to use angles below 20 ° has become noticeable in all types of construction.

Berücksichtigt man die in den Schaufelkanälen auftretenden Verluste, insbesondere den Verlust durch Strahlumlenkung, der ja vom Umlenkungswinkel abhängig ist, so zeigt sich, daß die oben gekennzeichnete Bauregel richtig ist, solange die Baumittel unbeschränkt sind, also in denjenigen Fällen, in denen ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden soll, ohne Rücksicht auf die angewandten Mittel. Derartige Fälle liegen bei Maschinen großer Leistung oder auch bei Maschinen für kleine WärmegefäÜe vor. Bei diesen Maschinen kann in der Tat durch Schaufeln mit kleinen Austrittswinkeln ein höherer Wirkungsgrad als durch Schaufeln mit großen Austrittswinkeln erzielt werden. Das geht natürlich nur auf Kosten der aufgewandten Mittel.If one takes into account the losses occurring in the blade channels, in particular the loss due to beam deflection, which is dependent on the deflection angle, see above it turns out that the building rule identified above is correct as long as the building funds are available are unlimited, i.e. in those cases in which a high degree of efficiency is achieved should be, regardless of the means used. Such cases are included Machines with high performance or machines for small heat vessels. at These machines can in fact be made by blades with small exit angles higher efficiency than can be achieved by blades with large exit angles. Of course, this is only possible at the expense of the resources expended.

In vielen Fällen handelt es sich jedoch nicht um die Aufgabe, das zur Verfügung stehende Gefälle mit dem höchsten erzielbaren Wirkungsgrad umzusetzen, vielmehr wird der Benutzer einer Turbine Wert darauf legen, eine billige Maschine zu erhalten, die allerdings einen erträglichen Wirkungsgrad aufweisen soll. Es sollen also die Kosten für die Anschaffung der Maschine und für ihren Betrieb in einem günstigen Verhältnis zueinander stehen. Die billigste Maschinenart wäre■■ zweifellos die reine Gleichdruckmaschine mit wenigen Gleichdruck- oder Curtisrädern. Bei einer solchen Maschine wäre der Bauaufwand am geringsten, jedoch ist der Wirkungsgrad infolge der geringen Stufenzahl niedrig. Die zu stellende Förderung weist demnach auf die Überdruckturbine hin, deren Ausführung in normaler Bauweise jedoch die oben geschilderten Schwierigkeiten entgegenstehen..In many cases, however, it is not the task that is available to implement standing slopes with the highest achievable efficiency, rather the user of a turbine will want to get a cheap machine, which, however, should have a tolerable degree of efficiency. So it's supposed to be the cost for the acquisition of the machine and for its operation in a favorable ratio to stand by each other. The cheapest type of machine would ■■ undoubtedly be a straight-line printing machine with a few equal pressure or Curtis wheels. With such a machine, the construction effort would be the least, however the efficiency is low due to the small number of stages. The funding to be provided therefore refers to the overpressure turbine, its execution in normal However, the above-mentioned difficulties stand in the way of construction.

Die einander entgegenstehenden Umstände, nämlich guter Wirkungsgrad einerseits, geringer Bauaufwand andererseits, können jedoch in günstiger Weise vereinigt werden, wenn man eine Überdruckbeschaufelung verwendet, deren Austrittswinkel sich in bekannter Weise innerhalb des Entspannungsyerlaufes. . ändern. Die Erfindung besteht darin, daß die für die Erzielung dnes hohemThe conflicting circumstances, namely good efficiency on the one hand, low construction costs on the other hand, but can be combined in a favorable manner, if you use overpressure blading, the exit angle of which is known Way within the relaxation cycle. . change. The invention exists in the fact that those for the attainment of the high

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Wirkungsgrades günstigen kleinen Austrittswinkel nur in den Stufen angewendet sind, deren Auslaßgeschwindigkeit nicht' ausgenutzt werden kann oder bei denen die Einhaltung def möglichen" Schäufelhöhe dies erfordert, während in der Hauptzahl, der Stufen zur Verringerung der Stufenzaht. der für hohen Wirkungsgrad ungünstige Schaüfelaustrittswinkel (25° und mehr) - verwen— det ist.Efficiency favorable small exit angles are only used in the stages whose outlet speed cannot be used or for which compliance def possible "blade height this requires, while in the main number, the Steps to reduce the number of steps. the scoop exit angle, which is unfavorable for high efficiency (25 ° and more) - is used.

In den Zeichnungen sind die Grundlägen der Erfindung erläutert. In Abb. 1 sind als Ordinaten die Umfangswirkungsgrade in Abhängigkeit vom. Verhältnis der Umf angszur Dampfgeschwindigkeit in Überdruckturbinen dargestellt. Dabei ist im. Gegensatz zu den in der Literatur üblichen Darstellungen die Veränderlichkeit der Geschwindigkeitszahlen mit der Größe der Umlenkung berücksichtigt. Hierüber gibt die in Abb. 2 eingetragene· Kurve Auskunft. Die in Abb. 1 eingetragenen Linien gleicher Austrittswinkel für 15, 30 und 45° lassen erkennen, daß der höchste erreichbare Wirkungsgrad· bei den kleinen Winkeln höher als bei den großen 'liegt, so daß in Übereinstimmung mit den heute gültigen Bauregeln ihre Verwendung für Maschinen hohen Wirkungsgrades durch- ■'■·■ aus ■ berechtigt ist. .The fundamentals of the invention are explained in the drawings. In Fig. 1, the ordinates show the circumferential efficiencies as a function of. The ratio of the circumference to the steam speed in positive pressure turbines is shown. In this case, im. In contrast to the representations customary in the literature, the variability of the speed figures with the size of the deflection is taken into account. The curve shown in Fig. 2 provides information on this. The lines of equal exit angles for 15, 30 and 45 ° shown in Fig. 1 show that the highest achievable degree of efficiency is higher for the small angles than for the large ones, so that they can be used for machines in accordance with the building rules currently in force high efficiency through- ■ '■ · ■ from ■ is justified. .

Muß- man. sich jedoch' in den Baumitteln beschränken, so kann der dabei : erzielbare niedrigere Wirkungsgrad auf verschiedene Weise, erzielt werden, nämlich, wie bisher üblich, mit den kleinen Austrittswinkeln oder auch nach der neuen Bauregel mit großen Austrittswinkeln. Das als Abszisse. verwendete Verhältnis der Umfangs- zur Dampfgeschwindigkeit bildet einen weniger über>· sichtlichen Maßstab für die Größe der aufgewandten Mittel, alo für die Herstellungskosten der Maschine, "als die sogenannte Parsonsche Kennziffer,' die· 'sich* aus dem Verhältnis der Umfangs- zur Dampfge-'f. schwindigkeit bei den angenommenen Geschwindigkeitszahlen ohne weiteres ergibt. Diese Parsonsche· Kennziffer ist das Verhältnis der Summe der Quadrate aller Stufeitumfangsgeschwindigkeiten zum verfügbaren Gefälle. Sie ist für die drei Winkel 15, 3.0 und 45° ebenfalls in die Äbib. 1 eingetragen.You have to. however 'in the building funds limit, so the thereby: achievable lower efficiency can be different Way, can be achieved, namely, as usual, with the small exit angles or even according to the new building rule with large Exit angles. That as the abscissa. used ratio of circumferential to steam speed forms a less clear scale for the size of the expenditure Funds, alo for the cost of the machine, "as the so-called Parson's code number, 'which' is derived from the ratio of the circumferential to the steam. speed at the assumed speed figures without further ado. This Parson code is the ratio the sum of the squares of all step circumferential speeds to the available gradient. It is for the three angles 15, 3.0 and 45 ° also in Abbib. 1 registered.

Handelt es sich um eine Maschine, bei der" der Marktlage entsprechend ein Umfangswirkungsgrad von etwa 88% erzielt werden muß, so würde bei den angenommenen Verlustzahlen dem Entwurf der Turbine ein Verhältnis der Umfangs- zur Dampfge-•schwindigkeit von etwa 0,85 zugrunde zu legen sein, und die Parsonsche Kennziffer würda 2900 betragen, wenn Schaufeln mit 15 ° Austrittswinkeln verwendet werden. So Beim Übergang auf 30 ° Austrittswinkel kann, wie die Abbildung ergibt, der gleiche Umfangswirkungsgrad erzielt werden mit einem Verhältnis der Umfangs- zur Dampfgeschwindigkeit von nur 0,66 und einer Parsonschen Kennziffer von 2200. Geht man auf Schaufeln mit 45 ° Austrittswinkeln über, so; sinkt,, das Verhältnis der Umfangs- zur Dampf geschwindigkeit auf 0,51 und die Parsonsche Kennziffer auf 2000. Da die Parsonsehe Kennziffer einen ungefähren Maßstab der Herstellungskosten der Maschine darstellt, so kann durch Übergang auf die großen Schaufelwinkel eine erheblich billigere Maschine mit gleichem Nutzeffekt erzielt werden.· Bei-den- ersten Stufen der Maschine ist zu berücksichtigen, ob nicht mit Rücksicht auf zu kleine Schaufelhöhen von den großen. Wankeln abgegangen werden muß. Ebenso, wird man diejenigen Stufen, deren Äuslaßverlusf nicht in späteren Stufen ausgenutzt werden, kann, mit kleinen Winkeln -ausstatten. : ..■-...:..-' .. - r=.In the case of a machine in which "the market situation requires a circumferential efficiency of around 88%, the turbine design would be based on a ratio of circumferential to steam speed of around 0.85 based on the assumed loss figures and the Parson code would be 2900 if blades with 15 ° exit angles are used. Thus , when changing to 30 ° exit angle, as the figure shows, the same circumferential efficiency can be achieved with a ratio of circumferential to steam speed of only 0 , 66 and a Parson code number of 2200. If one goes over to blades with 45 ° exit angles, the ratio of the circumferential to the steam speed drops to 0.51 and the Parson code number to 2000. Since the Parson code number is an approximate scale represents the manufacturing costs of the machine, a significantly cheaper machine with the same can be obtained by switching to the large blade angle In the first stages of the machine, it must be taken into account whether the large blades are too small or not. Wobeln must be walked off. Likewise, those stages whose outlet loss cannot be used in later stages will be equipped with small angles. : .. ■ -...: ..- '.. - r =.

Claims

Claim:

. Overpressure blading for steam turbines ,, whose exit angle changes within the etit stress curve> characterized in that the for achieving a · high efficiency cheap; small exit angles only exist with the steps whose Outlet speed not used. "Can be used or where compliance the possible height of the blade is required. ' while, inf the main number of the Steps to reduce the number of steps that are unfavorable for high efficiency large shovel exit angle (25 ° and more): is used, 'too

BierziK ι sheet drawings

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