Конструкция турбин с противодавлением. ПБ в турбинном цехе

К Г Э У

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования «КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Реферат по теме: Конструкция турбин с противодавлением. ПБ в турбинном цехе.

 

 

 

 

   Выполнил:       Ильясов Эдуард 

                                                                                              Ильдарович

   Группа:        ЗТ-1-10

   Шифр  :                                                                            ЗТ-8-10

   Дом.адрес:                                                                       РТ,г.Набережные                                                                                                                          Челны,проспект 

                                                                                              Яшьлек,д.37,кв154.

   Телефон:                                                                          89172496488     

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                 КАЗАНЬ 2013

 

Содержание

 

1.Введение

2.Конструкция турбин с противодавлением:

 а ) Общие принципы конструирования паровых турбин

          б ) Организация тепловых расширений и операция турбин

 в )  Классификация роторов

5. Техника безопасности  и противопожарные  мероприятия

        6.Вывод

        7.Использованная литература

 

Введение

 

Практически все предприятия различных  отраслей промышленности нуждаются  в производственном паре, а также  в сетевой воде для отопления, горячего водоснабжения, вентиляции и  кондиционирования. В зависимости  от размеров и характера тепловых нагрузок, стоимости электроэнергии и местоположения предприятия снабжение  их тепловой энергией производится либо от котельной, либо от ТЭЦ, на которых, в большинстве случаев, паровая  турбина  является основным типом  двигателя. Обладая исключительно  хорошими технико-экономическими характеристиками, небольшой удельной стоимостью, высокой  надежностью, а также ресурсом работы, паровые турбины и в настоящее время находят широкое применение на объектах современной энергетики.

Однако работа всех тепловых двигателей, в том числе паровой  турбины , сопряжена с рядом потерь энергии. Так, помимо основного потока пара, совершающего работу, в ступенях  турбины существует ряд неизбежных протечек, которые снижают ее КПД. Протечки пара могут возникать из-за недостатков конструкции в различных стыках между деталями, например между валом турбины и ее корпусом. Для сокращения указанных потерь в турбостроении широко применяются системы лабиринтовых уплотнений: концевые и диафрагменные. Диафрагменные уплотнения препятствуют протеканию пара мимо ступени, концевые - выходу пара избыточного давления в атмосферу, либо попаданию воздуха в конденсатор. Отличительной особенностью системы концевых уплотнений  турбин   с   противодавлением  является наличие избыточного давления пара как в передних (ПКУ), так и в задних концевых уплотнениях (ЗКУ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           Перед рассмотрением конкретных конструкций турбин имеет смысл остановиться на некоторых принятых в турбостроении общих принципах конструирования паровых турбин. Поскольку выбор параметров пара и частоты вращения рассмотрены выше, то они предполагаются заданными. Естественно, задано и назначение турбины.

Турбины конденсационные, с противодавлением и теплофикационные относительно небольшой  мощности, примерно до 50 МВт, выполняются  в одном цилиндре (рис. 10.1, а). Также одноцилиндровой может быть турбина и большей

мощности—до 100—150 МВт, если она создается  с противодавлением, с большими отборами пара для внешнего потребителя и  конденсационная с относительно плохим вакуумом. Однако обычно турбины  с теплофикационными отборами пара, хотя для них может и не требоваться  дублирования потоков пара в части  низкого давления, для лучшей организации  отборов и их регулирования при  мощности 50— 100 МВт не удается выполнить в одном цилиндре. Паровые турбины для утилизационных ПГУ выполнятся одно- или двухцилиндровыми.

Многоцилиндровые агрегаты для  ТЭС и ТЭЦ состоят из ЦВД, ЦСД (если он имеется), одного или нескольких ЦНД.

Обычно цилиндры располагаются  по потоку пара. После ЦНД устанавливается  электрогенератор. Для турбин АЭС  возможно как такое же расположение цилиндров, так и иное , когда первый цилиндр ЦВД располагается в центральной части агрегата, а по бокам его находятся ЦНД .

В настоящее время одновальные  турбины проектируются не более  чем с пятью цилиндрами. В этом случае валопровод агрегата, состоящий из роторов турбины и ротора генератора, имеет шесть основных участков.

      Очевидно, что увеличение числа цилиндров означает не только удорожание турбины, но приводит к большей величине тепловых расширений, большему числу опор — подшипников, соединений роторов — муфт, более густому спектру собственных частот валопровода. При этом возрастают требования к изготовлению и монтажу агрегата, к жесткости фундамента, что в конечном счете вызывает повышенные трудности обеспечения надежности всего турбоагрегата. Кроме того, увеличивается длительность и стоимость ремонта. Поэтому пятицилиндровые агрегаты выполняются только при их большой мощности, сочетаемой в конденсационных турбинах с глубоким расчетным вакуумом. Такими являются турбины для ТЭС мощностью 800 и 1200 МВт , быстроходные турбины для АЭС мощностью 500 МВт и более. Принципиально можно выполнить турбину с шестью цилиндрами. Однако по указанным выше причинам таких турбин нет даже в перспективных проектах агрегатов сверхбольшой мощности. Длительный опыт работы ТЭС и АЭС показал возможность обеспечения высокой эксплуатационной надежности пятицилиндровых машин.

Выбор числа цилиндров, определяется на основе технико-экономических расчетов. Нельзя не отметить некоторой тенденции турбостроительной промышленности к уменьшению числа цилиндров. Это объясняется трудностями обеспечения электростанций холодной циркуляционной водой и, следовательно, получения глубокого вакуума, а также стремлением снизить трудо- и металлоемкость изготовления. Уменьшение числа цилиндров при заданных мощности, частоте вращения и давлении в конденсаторе возможно за счет сокращения числа ЦНД (при этом необходимы или большие размеры — кольцевые площади - последних лопаток, или сохранение тех же последних лопаток и, как следствие, снижение экономичности) и за счет объединения в одном, первом цилиндре частей высокого и среднего давления турбины—совмещенного ЦВСД. Недостатком конструкции совмещенного ЦВСД является ограничение числа ступеней этих двух частей турбины и тем самым некоторое уменьшение КПД, а также определенные трудности компактного, рядом с цилиндром расположения большого числа клапанов.

Направление потоков пара в многоцилиндровой турбине определяется рядом факторов — уменьшением усилий, действующих  на упорный подшипник, сокращением  взаимных осевых перемещений валопровода и системы корпусов, уменьшением тепловых деформаций, расположением трубопроводов, органов парораспределения и т. д.

Первый цилиндр — ЦВД может  выполняться однопоточным с подводом пара с конца  или в среднюю часть. При подводе пара в ЦВД в среднюю часть добавляются некоторые потери энергии в проточной части (теряется выходная энергия пара после первого, имеется небольшая потеря давления в перепуске), но сокращаются потери в концевых уплотнениях. Однако главное преимущество такого подвода — меньшие температурные разности в корпусе цилиндра. Достоинством подвода пара в средней части является уравновешивание осевого усилия в пределах одного цилиндра.

В некоторых турбинах при больших  объемных пропусках пара на входе  в цилиндр двухпоточная конструкция с одинаковыми потоками пара и соответственно одинаковой проточной частью выполняется не только в ЦНД, но и в ЦСД и даже в ЦВД .При этом полностью уравновешиваются осевые усилия, однако число ступеней в цилиндре и, следовательно, длина ротора увеличиваются.

В многоцилиндровой конструкции стремятся  организовать противоположное направление  потоков пара в цилиндрах, чтобы  в значительной степени уравновесить осевые усилия. При этом следует  помнить, что в турбинах с промежуточным  перегревом пара при переходных процессах  может произойти существенное перераспределение  усилий, в результате чего упорное  давление в подшипнике (даже при  общем уравновешивании при стационарном режиме) может оказаться весьма значительным.

Конденсационная или теплофикационная турбина типа Т, ТК или ПТ в одно- или реже в двухцилиндровом исполнении имеет один поток низкого давления. Если в турбине предусмотрены специальные ЦНД, то, как правило, число потоков низкого давления четное — два, четыре, шесть или даже восемь. В то же время большинство модификаций турбин К-300-23,5 спроектировано с тремя потоками низкого давления. При такой мощности, глубоком вакууме и длине последней лопатки, примерно равной одному метру (при 501/с), эта конструкция была целесообразной — уменьшение числа потоков до двух привело бы примерно к удвоенной потере с выходной скоростью из последней ступени и увеличению в ней изгибающих напряжений. Выполнение же турбины К-300-23,5 с четырьмя потоками ЧНД потребовало бы еще одного цилиндра и заметно повысило бы стоимость установки.

Однако нельзя не отметить, что  нечетное число потоков требует, как в данном случае, совмещения в одном цилиндре частей низкого  и среднего давлений; имеются также  некоторые трудности модернизации и унификации с другими турбинами.

Цилиндры турбины могут выполняться  одностенными (однокорпусными) с установкой диафрагм прямо в корпусе или с обоймами, в каждой из которых располагаются несколько диафрагм или группы сопловых лопаток реактивных ступеней, и двухкорпусными.

Обоймы позволяют конструктивно  организовать отборы пара для регенерации  и других нужд, облегчают унификацию, т. е. использование одних и тех  же корпусов для различных проточных  частей, упрощают обработку корпуса. При пуске турбины обоймы несколько  сокращают температурные градиенты  в деталях цилиндра, улучшая показатели маневренности. В то же время при  обойменной конструкции корпус выполняется большего диаметра, увеличиваются размеры фланцев.

Двустенная конструкция цилиндра позволяет разделить перепад  давления и, главное, температурный  перепад между корпусами, выполнить  и стенки и фланцы корпусов более  тонкими, уменьшить коробление их, ускорить пуск турбины. Иногда в ЦВД или  после промперегрева в ЦСД внутренний цилиндр достаточно выполнить только для первых групп ступеней, где температура выше. В цилиндрах среднего давления внутренние корпуса обычно выполняются после промперегрева в зоне высоких температур, а также в двухпогочных ЦСД .В ЦНД возможно простое однокорпусное выполнение цилиндра (рис. 10.5), более сложное двухкорпусное и даже трехкорпусное. Такие сложные конструкции ЦНД связаны с трудностями организации отборов пара, с выполнением части корпуса, поддерживающей диафрагмы и сопловые лопатки, независимой от основного, внешнего корпуса, что необходимо для того, чтобы перемещения внешнего корпуса не сказывались на зазорах в проточной части. В некоторых конструкциях внешний корпус ЦНД по существу является корпусом конденсатора, охватывая единую систему ЦНД — конденсатор .

Корпуса турбин активного типа, что  характерно для турбин отечественного производства, имеют горизонтальный разъем, плотность которого обеспечивается толстыми фланцами, в которых в  ЦВД, а в случае промежуточного перегрева  и в ЦСД при переходных режимах  могут возникнуть недопустимо большие  температурные градиенты.

Корпуса высокого давления обычно не имеют вертикального разъема, поскольку  обеспечить плотность на так называемом кресте — месте пересечения вертикального  ц горизонтального разъемов —  при высоком давлении довольно трудно. В то же время в ЦСД, а также  в одноцилиндровых турбинах имеются  вертикальные фланцы, которые облегчают  изготовление корпуса. В ЦНД вертикальное разделение корпуса связано главным образом с необходимостью уменьшения его габаритов для облегчения транспортировки.

Корпуса высокого и среднего давления выполняются литыми из высоколегированных сталей, иногда сварно-литыми, редко сварно-штампованными. Корпуса ЦНД, а также выходные патрубки большинства конденсационных и теплофикационных турбин выполняются сварными из листовой углеродистой стали.

Подвод пара в ЦВД осуществляется с помощью сопловых коробок, применяемых  не только при сопловом, но иногда и  при дроссельном парораспределении . Эти сопловые коробки, находящиеся под воздействием небольших перепадов температур, облегчают условия пуска турбины, уменьшая температурные градиенты в корпусе ЦВД, позволяя выполнить тоньше стенки корпуса.

В турбинах сверхкритического давления, где имеются и двойной корпус, и сопловые коробки, конструкция  в наиболее горячей части ЦВД  является трехстенной, благодаря чему повышается маневренность агрегата. Сопловые коробки могут быть цельными, с общим подводом от клапанной коробки, и разделенными перегородками на сопловые сегменты .

Такая конструкция применяется, например, в турбинах небольшой мощности НЗЛ  и КТЗ. При этом максимальная степень  парциальности регулирующей ступени должна быть меньше или в крайнем случае ненамного больше половинной. В противном случае сложно или даже невозможно завести сопловую коробку в корпус турбины.

В мощных турбинах, как и в большинстве  турбин с сопловым парораспределением, каждый регулирующий клапан имеет свою сопловую коробку. Для уменьшения потерь энергии по концам сопловых сегментов  стремятся эти коробки расположить  как можно ближе друг к другу .

Наиболее удачна конструкция сопловой коробки, когда максимальная парциальность очень близка к единице и потери от частичного подвода при всех открытых клапанах практически отсутствуют. Такая конструкция применена в турбинах К-800-23,5 и К-500-16 ЛМЗ. Тот же принцип закладывается в- мощных турбинах с дроссельным парораспределением, где подвод осуществляется через специальную коробку практически по всей окружности, а также после промперегрева пара .