Ghostscript wrapper for D:\Digitalizacja\MTS86_t24z1_4_PDF_artyku³y\mts86_t24z1_2.pdf M E C H A N I K A TEORETYCZN A I  STOSOWAN A 1/2,  24,  (1986) OPRZYRZĄ DOWAN IE  ORAZ  METOD Y  EKSPERYMEN TALN YCH   BADAŃ PRZEPŁYWU  PARY  P R Z E Z OSTATN IE STOP N IE TU RBIN  KON D EN SACYJN YCH STANISŁAW  MARCIH KOWSKI IMP  PAN  Gdań sk W  pracy  przedstawiono  w  ogólnym  zarysie  zakres  prowadzonych  badań  oraz  opis oprzyrzą dowania  uż ytego  do badań przepł ywu pary  mokrej  w ostatnich stopniach turbiny kondensacyjnej  duż ej  mocy. Pokazano również  wybrane  przykł adowe wyniki badań. 1.  Wstę p Badania  przepł ywu  pary  wilgotnej  w  ostatnich  stopniach  prowadzone  są   na  turbinie typu  13K215 zainstalowanej  w  Elektrowni  Kozienice. Turbina  ta został a  wyprodukowana przez  ZAMECH- Elbląg  i  zainstalowana  w  1974  r.  Turbiny  tego  typu  stanowią   zmoder- nizowaną   wersję   turbin  typu  PWK  200  produkcji  LM Z  (PWK  200,  TK  200,  13K200, 13K215). N a rys.  1 pokazany jest  schemat obrazują cy  zakres  prowadzonych  badań. Badania obejmują : 1.  Badania  efektywnoś ci  odsysania  wody  z  eksperymentalnych  tarcz  powł okowych  zain- stalowanych  w  4- tych  stopniach cz.  N P . oraz  ocenę  wpł ywu ich  pracy na  zmniejszenie erozji  ł opatek  wirnikowych. 2.  Zebranie  informacji  o  warunkach  pracy  bloku  w  tym : —  ocenę  przebiegu  linii  ekspansji  pary  w turbinie  (ustalenie parametrów  pary  w  ostat- nich  stopniach  w  róż nych  warunkach  ruchowych), —  badania  przepł ywu  przestrzennego  w  ostatnich  stopniach w  celu  weryfikacji  metod obliczeniowych. 3.  Badanie  przepł ywu  pary  wilgotnej  w  turbinie  w  tym: —  okreś lenie  strefy  kondensacji  pary  w  turbinie, —  okreś lenie  struktury  pary  wodnej  (obserwacje  tworzenia  się   filmów  wodnych, kropel), —  okreś lenie  skł adu  chemicznego  kropel. N a  rys.  2  podany jest  schemat oprzyrzą dowania  pomiarowego  zainstalowanego  w  bada- nej  turbinie  do  chwili  obecnej.  N a  schemacie  cieplnym  turbiny  zaznaczono  rejestrowane automatycznie  parametry  pary  pozwalają ce  na  analizę   linii  ekspansji  pary  w  turbinie, 7~1—TT—T—TL,  "Zł_ 1  ' ""i  5  óT  £•   i  i  $ 3  c  o)  a s  o  g- -g |  it  £ §  I fg  I t  fill LIU  - t  !i  1  J|   2 °*   . J u  ULLJ UL  U U  s I i  1  rpi  L_  - -1 —I, i 3  L  O Ł 11 —  I ?i —,  11  I I  p s  | |   |1  § s  I " ^  I   I  . i  • &  I  &  \ Z  a l  "" C  £   *  '  —  N   N i  1   it  ? a ;  'I  a .if  { j  [—-^ i § i  B* - 1 11  ^ - J §  - i  i  r i s  - a | l z t i »  H   J i  111 f§ E-  s o  I  1—  |   *  I  1  t a *   M  ^ I  i  ,  ,  if  ,—, L l{!  !f  s I 51  il  p]  !  H i — i W It  !{  Ilia  \   - al ill  LE nn J i  \   t   ,   l   II i i  »i I  114  - s  is  '°  a a | |   f g -   = l f  g g ».   -S  a.   S- I  a  S • I  c  ( N . Z  , s ? i i  i f  S o -   I  £- 5  en  a 1"  I I !  H- K \ i  If!  1  & r H   *»i  u  s i t — r  I  \   1  >.  § §11  | 2§-   \   »- 8 ffl  itc  r ii  r n  *§ 1   S ~  o-   I S | *   •   I  S o  g  &  N o  o:jrfj  5.2  I  ^  I  g f ^FTh  ft  i}  ?l i  pi  iff!  wl  r ]   11 •   > .?Zn  a > .£  Of  +  •   3 TJ  " ^  (j  «  u  xi  T"  •   1  t^^  M c Q S Q - * - m ? - ^  . , 2 • - TZ^ZZÊ   1  J  /  § 3 [110] M ETOD Y  EKSPERYMENTALNE  PRZEPŁYWU   PARY 111 Rys. 2. Schemat cieplny  turbiny  z zaznaczonymi punktami pomiaru ciś nień i temperatur pary  oraz schemat czę ś ci  N P z  zaznaczonym  umiejscowieniem  stoisk  odsysania  i  badania  przepł ywu  pary. p wr ,  t w r   —  ciś nienie  i  t em perat u ra  pary  n a  wlocie  d o  cz.  WP G_ —  ilość  p a r y  ś wież ej Py/ yiW F'  'wył  wp  *""" ciś nienie  j  t em p erat u ra  pary  n a  wylocie  z  cz.  WP p sp ,  l sp   —  „   „   n a  wlocie  do  cz.  WP PllupSP'  hlu,SP  —  "   w  H   u P u ś c i e  «•   S P PwylSP- 'wyisp  —  • •   n a  wylocie  z  cz.  SP PupN P-  'upWP — w  " P u ^ i e  cz.  N P  (przed  3- cim  stopn iu  z  N P ) p lk   —  ciś nienie  pary  w  skraplaczu G k   —  ilość  ko n d en sat u N   —  m o c  t u rbin y. oraz  podstawowe  parametry  mówią ce  o  pracy  bloku  takie  jak:  moc  turbiny  (iV),  ilość pary  (G p ),  ilość  kondensatu  (G k ). N a  schemacie  czę ś ci  niskoprę ż nej  pokazane  jest  umiejscowienie  sond  pomiarowych w przepł ywie  (prawy  wylot —  od  strony generatora) oraz tarczy  powł okowej podł ą czonej do  stoiska  zewnę trznego  odsysania  (lewy  wylot  —  od  strony  czę ś ci  SP).  Badania  pro- wadzone  są   od  1976  r.  a  zainstalowane  oprzyrzą dowanie  montowane  był o  w  kolejnych kampaniach remontowych bloku  w  oparciu o projekty  i  nadzór ze  strony  I M P P AN . Bez  gromadzenia  wyż ej  opisanych  informacji  z  badań  nie  jest  moż liwa  weryfikacja uproszczonych  modeli  teoretycznych  dotyczą cych  zarówno  przepł ywu  fazy  gazowej  jak i fazy  ciekł ej.  N ie był oby  również  moż liwe  zrozumienie tych zjawisk  mają cych  t ak istotne znaczenie  zarówno  dla  konstrukcji,  eksploatacji  oraz  projektowania  ukł adów  przepł y- wowych  ostatnich  stopni  turbin  parowych  duż ych  mocy. Jednocześ nie zł oż oność zadania polegają cego  na badaniach prowadzonych  n a  turbinie bę dą cej  w  normalnej  eksploatacji  stanowi  o  specyfice  tego  typu  badań  w  odróż nieniu  od badań laboratoryjnych  na stoiskach modelowych. Zł oż oność zjawisk  zachodzą cych w prze- pływie  pary  przez  ostatnie  stopnie  turbin  parowych  duż ej  mocy  wymaga  gromadzenia 112  £ .  MARCIN KOWSKI informacji  „in  situ".  Jest  to  skomplikowane  zadanie,  bowiem  speł nionych  winno  być kilka  podstawowych  elementów  stanowią cych  o  powodzeniu  prowadzonych  badań a  mianowicie: a)  dostosowaniu  sond  pomiarowych  do  wymiarów  elementów  turbiny  i  kanał ów przepł ywowych, b)  realne winny być  z punktu widzenia konstrukcji  turbiny  i jej  eksploatacji  konieczne przeróbki  w  istnieją cych  maszynach  oraz  zapewnienie  moż liwoś ci  wykonawczych  dla realizacji  tych  przeróbek, c)  zapewnienia  bezpieczeń stwa  w  czasie  badań  z  uwagi  na  moż liwość  spowodowania awarii  turbiny  przy  sondowaniu  przepł ywu  pary  w  pobliżu  ł opatek  wirnikowych, d)  pomiary  powinny  być  zsynchronizowane  z  wymogami  eksploatacyjnymi  bloku energetycznego. 2.  Opis  stoisk  pomiarowych a)  Stoisko  do  badań  efektywnoś ci  odsysania  wody Stoisko  do  badania  efektywnoś ci  odsysania  powstał o  w  1976  r.  W  okresie remontu turbiny został y wyję te typowe tarcze kierownicze czwartego stopnia cz. N P, a na ich miejsce zamontowano  eksperymentalne  tarcze  powł okowe  z  odsysaniem.  N a  prawym  wylocie zainstalowano  eksperymentalną  tarczę kierowniczą  przystosowaną  do  cią gł ego  odsysania wody  (tarcza  K4P).  N a  lewym  wylocie  zainstalowano  eksperymentalną  tarczę  kierow- .niczą przystosowaną  do odsysania  wody  (tarcza K4L) — patrz rys.  3. Tarcza ta poł ą czona R ys.  3.  Widok  na  pł aszczyznę  podział u  tarczy  powł okowej  z  odsysaniem  (jedna  strona  tarczy) fest  rurocią gami  ze  stoiskiem  zewnę trznego  odsysania.  Schemat  tej  instalacji  pokazany jest  na  rys.  4.  Instalacja  ta  skł ada  się  z  5  gł ównych  czę ś ci: 1.  tarczy  powł okowej  K4L, 2.  rurocią gów  górnego  (poz. 5) i rurocią gu  dolnego (poz. 12), 3.  separatora  zawilgocenia  (poz.  17), 4.  zbiornika  pomiarowego  (poz. 24), 5.  ukł adu  wspomagania  odsysania  wody  (smoczek  parowy  (poz. 13)). M ETOD Y  EKSPERYMENTALNE  PRZEPŁYWU   PARY 113 Rys.  4.  Stoisko  zewnę trznego  odsysania.  Waż niejsze  elementy  omówione  w  tekś cie N a  rurocią gach  odsysają cych  zamontowane  został y  okna  wzierne  (poz.  16)  umoż li- wiają ce  obserwację   czynnika  przepł ywają cego  w  rurocią gach.  Tarcze  powł okowe  oraz stoisko  do  badania  odsysania  został o wykonane  przez  ZAM ECH  w  oparciu  o  koncepcję i  czę ś ciowo  dokumentację   wykonaną   w  IM P PAN   w  oparciu  o  [1]  [2].  M ontaż  został wykonany  przez  brygady  Elektrowni  pod  nadzorem  Instytutu. Stoisko  zapewnia  moż liwość  pomiaru  iloś ci  odessanej  wody  szczelinami  umieszczo- nymi na powierzchni  ł opatek kierowniczych  w róż nych warunkach  pracy  turbiny.  Moż liwe jest  również  pobranie  próbek  wody  do  analizy  skł adu  chemicznego. b)  Stoisko  do badań  przepływu  fazy  ciekł ej i  gazowej  w  czę ś ci N P Stoisko  do  badań  przepł ywu  fazy  ciekł ej  i  gazowej  wykonywane  był o  w  dwóch  eta- pach:  badania  przepł ywu  pary  w  ostatnim  stopniu  cz.  N P  oraz  badań  przepł ywu  pary w  całej  czę ś ci  N P . D o  badań  przepł ywu  pary  w  ostatnim  stopniu  w  tarczy  kierowniczej K4P zainstalowano  na  stał e  35 punktów  pomiarowych  ciś nień  statycznych  i  dynamicznych oraz zainstalowane  został y na  stał e w  korpusie  turbiny  dwa  gniazda  umoż liwiają ce  montaż sond  pomiarowych  (gniazdo  N r.  1,2)  —•   patrz  rys.  5. D o  pomiarów  rozkł adu  ciś nień  opracowano  konstrukcję   sond  pomiarowych  których koń cówki  pomiarowe  pokazane  są   na  rys.  6.  W  konstrukcji  koń cówek  wzorowano  się na  koń cówkach  znanych  z  opisów  w  literaturze  [3]. Zapewniają   one  moż liwość  ustalenia kierunku  napł ywu  pary  (ką ta  a)  oraz  okreś lenie  wielkoś ci  ciś nienia  statycznego  lub  dyna- micznego (lub 4 ciś nień dynamicznych n a róż nych kierunkach merydionalnych  przepł ywu— 8  Mech.  Teoret.  i  Stos.  1—2/86 114 S.  MARCIN KOWSKI Nr2  Nr1 Rys.  5. Schemat  umieszczenia  punktów  pomiarowych  ciś nień statycznych  i dynamicznych  w obrę bie tarczy K.4P  (na rys.  nie pokazan o  punktów  pomiarowych  umieszczonych  w  innych  przekrojach  n a wylocie z tur- biny) 1, 2 , . . .  25 —  N u m ery  pu n kt ó w pom iarowych ; p s   —  ciś nienie  statyczn e; p e   —  ciś nienie cał kowite; * (")  ciś nienia m ierzon e po  obu st ro n ach  przepł ywu  n p .  w  palisadzie  kierowniczej  n a  stron ie  wypukł ej  i  wklę sł ej  profilu co  umoż liwia  okreś lenie  kierunku  przestrzennego  wektora  prę dkoś ci  napł ywu  pary, patrz rys.  6  koń cówka prawa).  Przeprowadzono  miniaturyzację   koń cówek,  dostosowują c je  do  moż liwoś ci  pomiarów  parametrów  pary  w  szczelinie  mię dzywień cowej  ostatniego stopnia. D la uniknię cia bł ę dów w pomiarach ciś nień w obszarze pary mokrej opracowano metodę modyfikacji  powierzchni  sondy  i  przewodów  pomiarowych  dla  wyeliminowania  wpływu korków  wodnych  n a  wielkość  mierzonych  ciś nień  (polerowanie  wewną trz  rurek  oraz pokrycie  powierzchni  teflonem  lub  innymi  substancjami  hydrofobowymi  oraz  stosowanie przedmuchu  sond  przed  każ dym  pomiarem)  [4]. Opracowane w I M P PAN  sondy moż na instalować w zamontowane na turbinie gniazda zarówno  przy  postoju  turbiny  jak  i  w  czasie  pracy  turbiny  bez  zakł óceń  w  ich  pracy. Opracowana  konstrukcja  sond  umoż liwia  wł oż enie  sondy  bez  uszkodzenia  koń cówek pomiarowych  oraz  ustalenie  poł oż enia  koń cówki  pomiarowej  wewną trz  turbiny  w  sto- sunku  do  kanał u  ł opatkowego  z  dokł adnoś cią   do  kilku  milimetrów.  D okł adność  taka wymagana  jest  w  badaniach  przepł ywu  przestrzennego  oraz  ze wzglę dów bezpieczeń stwa (moż liwość  kolizji  z  wirują cymi  ł opatkami).  Schemat  ustalenia  poł oż enia  koń cówki pomiarowej  sondy  wewną trz  turbiny  pokazano  n a  rys.  7.  Oprzyrzą dowanie  pokazane n a  rys.  7  pozwala  n a  okreś lenie  poł oż enia  sondy  w  czasie  pomiarów  w  zakresie  usta- lenia : a)  kierunku  na  jaki  ustawiona  jest  koń cówka  pomiarowa  sondy  x  (dokł adność +   ~ ± 0, 5°) , —t o - Rys.  6.  Koń cówki  pomiarowe  ciś nień  uż ywane  w  sondach W - W Rys.  7.  Schemat  ustalenia  poł oż enia  koń cówki  pomiarowej  sondy  wewną trz  turbiny 1 —trzon sondy  z koń cówką   pomiarową ;  2 —  Pochwa sondy  wraz z  ł oż yskami  prowadzą cymi  zabezpieczają ca  sondę   w  czasie wkł adania do turbiny przed uszkodzeniem; 3 —  gniazdo prowadzą ce sondy wspawane  n a stale  w korpus 4 —  tarcza kontomierza (pomiar ką ta  a wektora prę dkoś ci pary oraz wysokoś ci sondowania  (1 sond)); 5 —  prę ty do ustalenia kierunku  koń cówki  pomiaru ciś nień w stosunku  do osi turbiny  (osiowanie sondy przed pomiarami) j 6 — listwa z podziaiką   do wskazań  ką ta  obrotu sondy  (a) i wysokoś ci sondowania. Skala  ustala  poł oż enie koń cówki  sondy  w stosunku  do  palisady  kierowniczej;  7 —  piony  do  ustalenia odchylenia  prę tów  ustał ają cych  poł oż enie koń cówki  sondy  w  stosunku  do  osi  turbiny 8* [115] 116 S.  MARCIN KOWSKI b)  wysokość  son dowan ia  w  stosun ku  do  elementów  kan ał u  palisady  kierowniczej ( d o kł a d n o ść  ~ ± 2  m m ) . P oł oż en ie  osi  so n d y  ustalon e jest  w  czasie  wspawywania  gniazd  w  korpus  turbin y  co  wy- m aga  ko n t ro li  wewn ą trz  zam kn ię tej  turbin y  (zdem on towan e  zbę dne  tarcze  kierownicze i  wirn ik) . D o  ba d a ń  przepł ywu  pary  w  cał ej  czę ś ci  N P zain stalowan o  w  turbin ie  7  gniazd  sond po m iaro wych ,  których  umiejscowienie  w  turbinie  pokazan e  jest  n a  rys.  8.  D o  chwili r -   !• -- Rys.  8.  Rozmieszczenie  w  turbinie  sond  pomiarowych  (na  czę ś ci  przepł ywowej  prawego  wylotu,  patrz rys.  2) obecn ej  wykorzystywan e  był o  sześć  gniazd  (jedno  (7)  zain stalowan o  w  ostatn im remoncie t u rbin y) ,  z  tego  gn iazda  (1)  i  (2)  w  badan iach  przepł ywu  przestrzennego  w  ostatnim st o p n iu ,  n a t o m ia st  gn iazda  (2 - =- 6) w  badan iach  wizualizacyjnych  przepł ywu  pary  mokrej w  t u rbin ie. Badan ia  wizualizacyjne  prowadzon o  opracowanym i  we  wł asnym  zakresie  sondami wziern ikam i.  Badan ia  te  miał y  n a  celu  lokalizację   strefy  kondensacji  pary  wodnej  w  tur- bin ie  o raz  obserwacje  duż ych  kropel  i  filmów  wodnych,  zjawisk  zwią zanych  z  separacją wody  it p .  N a  rys.  9.  p o kazan e  są   zam on towan e  3  son dy  wzierniki  w  turbin ie.  Sondy  te wyposaż one  są   w:  przystawkę   do  m ikrofotografii,  kam erę   tv,  lun etkę   obserwacyjną . U kł a d  o pt yczn y  so n d y  zapewn ia  obserwację   przepł ywu  w  zakresie  od  0- r- oo  (w  prak- tyce z  uwagi  n a oś wietlen ie  do  ~ 250  m m ), przy czym pole obserwacji  m a wymiary  w pobliżu METOD Y  EKSPERYMENTALNE  PRZEPŁYWU   PARY  317 Rys. 9.  Widok  na  górną   czę ść  korpusu  cz. N P od strony  generatora z zamontowanymi 3  sondami  wzier- nikami  oraz  sondą - oś wietlaczem.  Sondy  wyposaż one  są   w:  przystawkę   do  mikrofotografii,  kamerę   tv, lunetkę   obserwacyjną pryzmatu  sondy  (16 x  16  m m 2)  i  (40x40  m m 2)  w  odległ oś ci  ~ 200  mm  od  powierzchni pryzmatu.  Każ da  sonda  ma  wł asne  oś wietlenie  ż arówką   halogenową .  W  czasie  pomiarów wykonywane  był y  zdję cia  fotograficzne  oraz  nagrywano  obserwowane  obrazy  n a  taś mę magnetowidową .  N a  rys.  10  pokazana  jest  koń cówka  uniwersalnej  sondy  pomiarowej opracowana  ostatnio  do  badań  przepł ywu  pary  wilgotnej.  Sonda  ta  wyposaż ona  jest  w: ukł ad  optyczny  do  obserwacji  przepł ywu  fazy  ciekł ej,  sondę   migawkową   do  okreś lenia wielkoś ci  kropel  (d k   >  10  pm)  oraz  wielkoś ci  grubokropelkowego  zawilgocenia  pary, koń cówkę   do  okreś lenia  rozkł adu  ciś nień  statycznych  i  dynamicznych  oraz  kierunku wektora  prę dkoś ci  (przestrzennego),  wymienną   z  sondą   migawkową   przystawkę   separa- torka  do  wył apywania  kropel  wody  i  okreś lenia  ich  skł adu  chemicznego  (do  poboru próbek  wody)  oraz  termopary  do  okreś lenia  temperatury  czynnika.  Sonda  przystoso- wana  jest  do  zamontowania  innych  przystawek  specjalnych,  które  zapewnią   badania innych  wielkoś ci  zwią zanych  z  przepł ywem  pary  wilgotnej.  Sondy  tego  typu  zapewnią moż liwość  kompleksowych  badań  przepł ywu  pary  wilgotnej  w  cz.  N P . c)  Automatyczna  rejestracja  wytypowanych  parametrów  pary  i  podstawowych  para- metrów  ruchowych  turbiny W  celu  okreś lenia  warunków  pracy  turbiny  i  parametrów  pary  w  ostatnich  stopniach turbiny  w  czasie  badań  automatycznie  rejestrowane  są   wytypowane  parametry  pary 118  S.  MARCIN KOWSKI Rys.  10.  Koń cówka  pomiarowa  uniwersalnej  sondy  pomiarowej  do  badań  przepł ywu  pary  wilgotnej a  —  p ryzm at  u kł a d u  optyczn ego  so n d y  (strzał kam i  ozn aczon o  wycieraczkę   oraz  prę cik  wskaź nikowy  0  0,6  odległ y  od  pryzmatu o  ~ 5 m m ) ,  b —  ż aró wka h alogen owa  H F AA  225V, 1000W, c — son da migawkowa  do wył apywania  kropel  wody  n a pł ytkę  pokrytą m ię kkim  p o d kł ad em ( pom iar wielkoś ci  duż ych kro pel  d  >  10  firn, okreś lenie  zawilgocenia  grubokroplowego  pary)  d —  koń cówka so n d y  d o  p o m iaró w  ciś n ień  statyczn ych  o raz  kierun ku  n apł ywu  pary  ( a) , 4  ciś nień  dyn am iczn ych  i  kierun ku  - wznosu  wektora prę dkoś ci,  e —  t erm opary  do  pom iaru  tem peratury  pary pozwalają ce  na  okreś lenie  linii  ekspansji  pary  w  turbinie w  dowolnych  warunkach rucho- wych  oraz moc turbiny  (N ) ilość  pary  (G p )  ilość  kondensatu  (G k ).  Schemat cieplny  bloku z  zaznaczeniem  mierzonych  parametrów  podany  został  na  rys.  2.  D la  zwię kszenia  pew- noś ci  i  dokł adnoś ci pomiarów  w  czę ś ci  N P ciś nienie  i  temperatura pary  w  upuś cie były okresowo  mierzone  manometrem  rtę ciowym  oraz  termometrem.  W  czasie  ostatniego remontu  turbiny  zainstalowano  dodatkowe  gniazdo  sondy  (7)  do  ustalenia  parametrów pary  n a  wlocie  do  cz.  N P .  (dotychczasowe  wyposaż enie  bloku  nie  posiadał o punktów pomiarowych  w  cz. N P w  obszarze  pary  przegrzanej  pozwalają cych  na  sprawdzenie  poło- ż enia  linii  ekspansji  w  pierwszych  stopniach  cz.  N P , zamontowane  punkty  pomiarowe w  ostatnim  stopniu  leżą   w  obszarze  pary  wilgotnej).  W  zwią zku  z  duż ymi  róż nicami parametrów  pary  w  okresie  rozruchu  turbiny  w  stosunku  do  normalnych  warunków ruchowych  dokonano  analizy  dotychczasowych  mierników  ruchowych  zainstalowanych n a  bloku,  czę ść  mierników  wymieniono  n a  mano- wakumetry,  zmieniono zakresy  pomia- rowe  i klasę  przyrzą dów,  zastosowano  przekaź niki  elektryczne  do  automatycznego zapisu wskazań.  U ż yte  przyrzą dy  przecechowano. 3.  Przykł ady  uzyskanych  wyników  badań a)  Przebiegi  linii  ekspansji  pary  wodnej  w  cz.  SP- NP N a  rys.  11  pokazane  są   linie ekspansji  pary  w cz. SP- NP w róż nych warunkach rucho- wych  turbiny.  Z  wykresu  widać,  że  w  okresie  rozruchowym  turbiny  ze  stanu  zimnego pokazanych  liniami  (p, t  =  var)  silnym  zmianom  ulegają   cis'nienia  i  temperatury  pary powodują c  silne  zmiany  zawilgocenia  koń cowego  pary  (y). Przy pokazanych  na wykresie zmianach  parametrów  pary  w  począ tkowym  okresie  rozruchu  moż liwe  był o  powstanie zawilgocenia  pary już n a wlocie do cz. N P ( p w l i  S P , ?wjrI.  S P ) . W okresie pracy turbiny w zmien- nych  obcią ż eniach  w  zakresie  100- ^215  MW  temperatury  pary  w  cz.  SP- NP  był y  prawie stał e,  przy  zmiennym  w  pewnym  zakresie  ciś nieniu  pary  (zależ nym  od  mocy  turbiny). W  tym  okresie  mierzone  parametry  pary  przegrzanej  w  cz.  SP- NP  wystę powały  do  3- go M E T O D Y  E KSP E R YM E N TALN E  P R Z E P Ł YWU   P AR Y 119 215NW/ SP  100 MW  /   / 550° 500° Rys.  11.  Wykres  is  z  liniami  ekspansji  pary  w  cz.  SP  i  N P  badanej  turbiny Linia  wg  L M Z —  zm ian y  param et ró w  w  cz.  SP , N P  wg  obliczeń  L M Z  (zazn aczon o  param etry  w  poszczególn ych  st o p n iach  cz. N P ) , •   var  ~— zm ian y  ciś nienia pary  n a  wlocie  do  cz. SP spo wo do wan e  zm ian am i m ocy  turbin y •  var  zm ian y  tem peratury  przegrzewu  pary  n a  wlocie  do  cz.  SP  spo wo do wan e  zm ian ą   iloś ci  lu b  kalorycz- n oś ci  spalon ego  w  kot le  wę gla '  var  zm ian y  p aram et ró w  p a r y  w  okresie  rozruch u  turbin y  ze  st an u  zim n ego  na  wlocie  d o  cz.  S P • •   Var  zm ian y  param et ró w  pary  w  okresie  rozruch u  turbin y  ze  stan u  zimnego  n a wylocie  z  cz.  S P =   var  zm ian a  ciś nienia  i  zawilgocenia  pary  w  upuś cie  cz.  N P  (wlot  do  3- go  stopn ia)  w  okresie,  ro zru ch u turbin y  ze  st a n u  zim nego SP  ciś nienie  w  skraplaczu  —  zawilgocenie  koń cowe  pary  wg  wykresu dla  J wylSP  • 'upNP  : stopnia  cz. N P przy N   ~  215  MW  i do  4- go  stopnia cz.  N P przez N   ~  100  M W.  Wykres podaje  tendencję   zmian  parametrów  pary  zależ nie  od  zmian  mocy  turbiny  N   =  var  lub temperatury  przegrzewu  pary  t SP   =   var. b)  Iloś ci  odsysanej  wody  w  róż nych  warunkach  ruchowych  turbiny N a  rys.  12 pokazane są   wyniki  pomiarów  iloś ci  odsysanej  wody  w  róż nych warunkach ruchowych turbiny  (patrz rys.  11) przy róż nej iloś ci  szczelin  odsysają cych  uż ytych  w  bada- stany rozruchowe i awaryjne 300 150 100 50 0 i i zmienne obacpenia turbiny 2   / \ /x iY • ^ i * / o ter• v 53  1  0  1bO  'AJUNIMW Rys.  12.  Iloś ci  odsysanej  wody  w  róż nych  warunkach  pracy  turbiny  oraz  poł oż enie szczelin  odsysają cych krzywa  1  — x  X  —  badan ia  w  1977  odsysan ie  ze  wspom agan iem  szczelmami  (1),  (2),  (3), (4) przy  zaniż onej l sp   do ~ 500°C krzywa  2  —  •   • —Q —p  •   •   —, bad an ia w  1980  r odsysan ie szczelinami  (1), (2) w  okresie rozruchu t u rbin krzywa  3  —  • —/s —  — A —  '  badan ia  w 198 J  r odsysan ia szczelinami  (1), (2) w  okresie  rozruchowym  i zmiennych obcią ż eniach turbin  Pyyp,  tffrp  n om in aln e krzywa  • —o  o —  —  badan ia  w zm iennych obcią ż eniach  turbin y  (przy  t§p  =   5404- 500°C), Sondy:Nr6 Rys.  13. P oł oż enie obszaru  kondensacji  pary  wodnej  w  turbinie  oraz  schemat  rozmieszczenia  sond  w  tur- binie  w  czasie  badań 1.  m iejsca  wyst ę po wan ia  uwodn ion ych  soli  n a  powierzchni  ukiadu  przepł ywowego;  2.  ś lady  strug  wodnych  n a  powierzchni ł o p a t e k  —  wym yte  o sad y  w  kształ cie st r u g;  3.  —  erozja  ł opatek  wirn ikowych;  4.  obszar  począ tku  kon den sacji  pary  wodnej  wg obserwacji  so jid am i  w  turbin ie  d la  m ocy  N   m  215- 4- 100  M W;  5.  obliczone  poł oż en ie począ tku  kondensacji  pary  wodn ej  wg  [4] I - T - IV  st o p n ie  t u r bin o we ; K I P , K 2P , K 3P , K 4 P  tarcze  kierownicze  stopn i  I ,  2,  3, 4  w  prawym  wylocie  cz.  N P  ( p at rzrys.  1) [ 120] M ETOD Y  EKSPERYMENTALNE  PRZEPŁYWU  PARY 121 niach.  Maksymalne  iloś ci  odsysanej  wody  mierzono  przy  czynnej  szczelinie  odsysają cej (4) patrz  rys.  12  oraz  w  okresie  rozruchowym  turbiny,  przewyż szały  ono  okoł o  dziesię - ciokrotnie  iloś ci  wody  odsysanej  szczelinami  z  powierzchni  ł opatek  kierowniczych  ostat- niego  stopnia  w  warunkach  normalnej  pracy  turbiny. c)  Wyniki  badań  wizualizacyjnych  przepływu  fazy  ciekł ej W  wyniku  badań  wizualizacyjnych  ustalono  poł oż enie  obszaru  kondensacji  pary wodnej  w  cz. N P turbiny,  patrz  rys.  13. Przy  pracy  turbiny  dla  N   =   100^215  M W  kon- densacja  pary  wodnej  zachodzi  przed  wlotem  do  3- go  stopnia  cz.  N P ,  przypuszczalnie w  wirniku  2- go  stopnia  cz.  N P , przy  czym  w  wierzchoł kowej  partii  przepł ywu  w  3- cim Rys.  14. Zdję cie  zamglenia  pary  oraz  kropel wody  utworzonych lub  osiadł ych n a  powierzchni  pryzmatu sondy  n a  wlocie  do  3- go  stopnia  cz.  N P  (gniazdo  N r  5  m a  rys.  5) • " • • ' •   ; • • • ; Rys.  15. Zdję cie mikroskopowe kropel  wył apywanych  sondą   migawkową   (patrz rys.  8)  n a  pł ytkę   pokrytą kauczukiem  silikonowym.  Krople został y wył apane  w  rejonie  począ tku  kondensacji  pary  patrz,  poł oż enie sondy  rys.  13 122 S.  MARCIN KOWSKI st o p n iu  zasilają cym  upust  cz.  N P  nie  zaobserwowan o  fazy  ciekł ej.  N a  rysunku  pokazano równ ież  obliczeniowe  poł oż en ie strefy  kondensacji  wg  [5]  [6] dla  mocy  200  MW  i  160 MW (5).  Badan ia  potwierdził y  poł oż enie  strefy  kondensacji  pary  w  turbin ie  w  rejonie  wydzie- lenia  z  pary  soli  przewidywane  uprzedn io  w  [7]  i  stanowią   przykł ad  koniecznoś ci  weryfi- kacji  teorii  „ in  refum  n a t u r e ". P rzykł adowe  wyniki  obserwacji  pokazan e  są   na  fotografii  rys.  14,  gdzie  pokazano obserwowan y  obszar  pary  wilgotnej  na  wlocie  do  3- go  stopnia  poniż ej  ś rednicy  podzia- ł owej  stopn ia  (patrz,  poł oż en ie son dy  (5)  na  rys.  13). N a  zdję ciu  widoczn e  jest  zamglenie  pryzm atu  oraz  krople  osiadł e  na  powierzchni pryzm atu  (najwię ksza  kropla  ma  ~ 0 1  m m ).  P odobnej  wielkoś ci  krople  zm ierzon o  w  tej strefie  son dą   migawkową .  P okazan e  na  rys.  15  zdję cie  m ikroskopowe  pł ytki  pokrytej m ię kkim  podkł adem  (polastosilem  M56)  z  widocznymi  licznymi  kroplam i  *wody  zł apa- n ym i  w  turbin ie  (poł oż enie sondy  N r  5 jak  na  rys.  13). d.  P rzykł adowe  wyniki  pomiarów  rozkł adu  ciś nień  w  ostatnim  stopniu  cz.  N P N a  rys.  16  po kazan e  są   przykł adowe  wyniki  pom iarów  [8]  wykonanych  przy  obcią - ż eniu  turbin y  N   =   215  M W  w  ostatn im  stopniu  cz.  N P  turbiny  na  tarczy  K4P  (patrz sch em at  rys.  5). dyf. 700 600 500 f  400 - J 3 0 0 2 0 0 100 u \ a  i9 / Pdyt \ V / P5K I•: '• > . y , I Li=727mm sfii / 1 j • tx / T i i f i m X T w  la iGBrr iof- strur rczy m  / nicni i 1 i 1 'f • i v- i J \ ,  • * _ - 215N1W 0.02  0.04  0.050.08  0.10  0.12 0.14  o f e  0.13  0.20  p[ bar. 15 20 25 30 1SPT R ys.  16.  Rozkł ady  ciś nień  oraz  ką ta  wypł ywu  z  palisady  kierowniczej  tarczy  K.4P,  dla  N   =   215 MW • * . . — * —  ciś nienie  statyczn e  na  wlocie  do  palisady  kierowniczej  —  p 0 —  ciś nienie  dynamiczne  n a  wlocie  tlo  palisady  kier o wn ic zej—p u c —  ciś nienie  statyczn e  na  wylocie  z  palisady  kierowniczej  (zmierzone sondą   oraz  punkty  stale  na  ś rednicach zewn.  i  wewnę trznych  p r ze p ł ywu ) —p x —  ciś nienie  dynam iczne  n a  wylocie  z  palisady  kierowniczej  (zmierzone  s o n d ą ) —p \ c —  obszar  ciin ień statyczn ych  mierzonych  w  dyfuzorze  wylotowym  za  Uirczq  K4P —  p ay j. —  ciś nienie  w  sk r a p l a c z u —p s k —  ką ta  wypł ywu  pary  w  pł aszczyź nie  poziomej —  y i9 M E T O D Y  EKSPERYMEN TALN E  P R Z E P Ł YWU   P AR Y 123 P odan e  są   m ierzone  rozkł ady  ciś nień  w  pun ktach  st ał ych : ciś nień  statycznych  n a  wlocie  do  palisady  kierowniczej  ( P o ) —  dynamiczne  „   (P Oc ) —  ciś nienie  w  dyfuzorze  wylotowym  za  stopn iem  {Pa yt ) —  ciś nienie  w  skraplaczu  ( P s Ł ) P odan e  są   również  rozkł ady  ciś nień  w  szczelinie  mię dzy wień cowej  zm ierzon e  son dą N r.  2: —  ciś nienia  statycznego  ( P J —  ciś nienia  dyn am iczn ego  (P lc ) —  ką ta  wektora  prę dkoś ci  w  pł aszczyź nie  poziomej  ( a 1 9 ) N = 2 1 5  MW "O  250 0.8  0.9  1D  1.1 500  750  C,lm  / s] 1.2  1.3  1.4  1.5  1.6  Xcal- ] H  H - 0.6  - 0A  - 0.2  0  0.2  0A  0.6  §[ - ] 0.7 0.8 0.9 1X1 Rys.  17.  Obliczone  dla  podanego  na rys.  16  przykł adu  rozkł ady: C t  — prę dkość  pary  n a  wylocie  z  palisady  kierown iczej; *c i* — liczby  Lavala  n a  wylocie  z  kierown icy;   M e OBOPYflOBAHHE  H  M ETOflbl  3KCnEPH MEH TAJIBH BIX HCCJIEflOBAHHH T E ^ E H H ^  ITAPA  B  IIOCJIEflH H X  CTYIlEH flX  KOHflBHCAHHOHHHX TYPBHH B  pa6oTe  n pen craBjieiiLi  cxeMbi  cucreja  HSMepeHHJS yciaHOBjieHHBix  n a Typ6nH e  13K215  B  Sjiercrpo- Ko3eH H ue  j\ nn  iiccjieflOBaHHH   TeieH H H  BJia»cH oro  n a p a  B  nocjieflHHX  CTyneimx  Typ6tnn>i. oniicaH H H : flJiH   H ccjiefloBaH M   3(ptpeKTHBH0CTH   oTCOca  Boflbi  n 3  n oJiwx  H anpaBJiH iomnx  flH adjparji CTyneHH. 3KcnepH M eH TajibH bie  H an paB^n iom H e  flnadpparM bi  HmeioT  oTcacM Baioinne  3a3opbi  Ha  noBepxHocTH. oTcacwBaeM oii YcTaHOBKa  n n n  nccjieflOBaHHH   Te îeHHH   >KHflKOH   vs. ra3OBoii  4> a 3  B  iju m m p e  HP,.  3 i a  ycTaHoBKa COCTOH T  H3 o6opyflOBaiiOH   fljia  H3MepeHHH  H anpaBJiniomeH   flH acppariwbi  (35  To ŝeK  H3MepeHHH   cra- TiraecKoro  H  n oJiH oro  H aBneH nii)  a  Tai<>Ke  3aMOHTHpoBaHHbix  B Kopn yce  Typ6HHM   ceiwB  rHe'3fl  3OH - flOB,  oSecnetlH BaiOIU H X  BO3MO>KHOCTb  BCTaBJieHHH   II  HSMepeHHHj  Ha6jIIOfleHHH   JI H SO  HCCJiê OBaHH Te^jeHHfl  Bn awK oro  n a p a  B  iienoM   itnnH Kflpe  H ^ . OnH caH M   3OHflŁi  H cnonb3OBaH H bie  fljiH   HccjieflOBaHHH   te^eH H Si  n a p a :  3OH R W  ana  H3MepeHHH p ac n p eflejien n ii  flaBjiefniił ,  30H 3H   pjia  Ha6mofleHHH   (dDOTorpadpHpoBaHHe3  MarHeTOTejieBH3HOHHas 3anH Cb)j  yHHBepcam>HŁiH  3O H H   (pacn peflen eH H e  flaBjiemiH j  H a6jnofleH H e  H  T JS,., H3MepeHHH   pa3iwepoB Kanejib  u  onpeflejieH H e  H X XH MiwecKoro  coCTaBa3  H3MepeHHa  TeM nepaTyp). An n a p a T yp bi  aBToMaTH ^ecKoro  perHCTpHpoBaHHH   n apajn eipoB  n a p a  H   sKcnjiyaiaiiH OH H Bix  napa- BO3MOM