Устройство работы паровой турбины

Паровые турбины

Паровые турбины — принцип работы

Паровые турбины работают следующим образом: пар, образующийся в паровом котле, под высоким давлением, поступает на лопатки турбины. Турбина совершает обороты и вырабатывает механическую энергию, используемую генератором. Генератор производит электричество.

Электрическая мощность паровых турбин зависит от перепада давления пара на входе и выходе установки. Мощность паровых турбин единичной установки достигает 1000 МВт.

В зависимости от характера теплового процесса паровые турбины подразделяются на три группы: конденсационные, теплофикационные и турбины специального назначения. По типу ступеней турбин они классифицируются как активные и реактивные.

Конденсационные паровые турбины

Конденсационные паровые турбины служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическую работу. Они работают с выпуском (выхлопом) отработавшего пара в конденсатор, в котором поддерживается вакуум (отсюда возникло наименование). Конденсационные турбины бывают стационарными и транспортными.

Стационарные турбины изготавливаются на одном валу с генераторами переменного тока. Такие агрегаты называют турбогенераторами. Тепловые электростанции, на которых установлены конденсационные турбины, называются конденсационными электрическими станциями (КЭС). Основной конечный продукт таких электростанций — электроэнергия. Лишь небольшая часть тепловой энергии используется на собственные нужды электростанции и, иногда, для снабжения теплом близлежащего населённого пункта. Обычно это посёлок энергетиков. Доказано, что чем больше мощность турбогенератора, тем он экономичнее, и тем ниже стоимость 1 кВт установленной мощности. Поэтому на конденсационных электростанциях устанавливаются турбогенераторы повышенной мощности.

Частота вращения ротора стационарного турбогенератора связана с частотой электрического тока 50 Герц. То есть на двухполюсных генераторах 3000 оборотов в минуту, на четырёхполюсных соответственно 1500 оборотов в минуту. Частота электрического тока вырабатываемой энергии является одним из главных показателей качества отпускаемой электроэнергии. Современные технологии позволяют поддерживать частоту вращения с точностью до трёх оборотов. Резкое падение электрической частоты влечёт за собой отключение от сети и аварийный останов энергоблока, в котором наблюдается подобный сбой.

В зависимости от назначения паровые турбины электростанций могут быть базовыми, несущими постоянную основную нагрузку; пиковыми, кратковременно работающими для покрытия пиков нагрузки; турбинами собственных нужд, обеспечивающими потребность электростанции в электроэнергии. От базовых требуется высокая экономичность на нагрузках, близких к полной (около 80 %), от пиковых — возможность быстрого пуска и включения в работу, от турбин собственных нужд — особая надёжность в работе. Все паровые турбины для электростанций рассчитываются на 100 тыс. ч работы (до капитального ремонта).

Схема работы конденсационной турбины: Свежий (острый) пар из котельного агрегата (1) по паропроводу (2) попадает на рабочие лопатки паровой турбины (3). При расширении, кинетическая энергия пара превращается в механическую энергию вращения ротора турбины, который расположен на одном валу (4) с электрическим генератором (5). Отработанный пар из турбины направляется в конденсатор (6), в котором, охладившись до состояния воды путём теплообмена с циркуляционной водой (7) пруда-охладителя, градирни или водохранилища по трубопроводу (8) направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса (9). Большая часть полученной энергии используется для генерации электрического тока.

Теплофикационные паровые турбины

Теплофикационные паровые турбины служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. Но основной конечный продукт таких турбин — тепло. Тепловые электростанции, на которых установлены теплофикационные паровые турбины, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). К теплофикационным паровым турбинам относятся турбины с противодавлением, с регулируемым отбором пара, а также с отбором и противодавлением.

У турбин с противодавлением весь отработавший пар используется для технологических целей (варка, сушка, отопление). Электрическая мощность, развиваемая турбоагрегатом с такой паровой турбиной, зависит от потребности производства или отопительной системы в греющем паре и меняется вместе с ней. Поэтому турбоагрегат с противодавлением обычно работает параллельно с конденсационной турбиной или электросетью, которые покрывают возникающий дефицит в электроэнергии.

В турбинах с регулируемым отбором часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а остальной пар идёт в конденсатор. Давление отбираемого пара поддерживается в заданных пределах системой регулирования. Место отбора (ступень турбины) выбирают в зависимости от нужных параметров пара.

У турбин с отбором и противодавлением часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а весь отработавший пар направляется из выпускного патрубка в отопительную систему или к сетевым подогревателям.

Схема работы теплофикационной турбины: Свежий (острый) пар из котельного агрегата (1) по паропроводу (2) направляется на рабочие лопатки цилиндра высокого давления (ЦВД) паровой турбины (3). При расширении, кинетическая энергия пара преобразуется в механическую энергию вращения ротора турбины, который соединен с валом (4) электрического генератора (5). В процессе расширения пара из цилиндров среднего давления производятся теплофикационные отборы, и из них пар направляется в подогреватели (6) сетевой воды (7). Отработанный пар из последней ступени попадает в конденсатор, где и происходит его конденсация, а затем по трубопроводу (8) направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса (9). Большая часть тепла, полученного в котле используется для подогрева сетевой воды.

Паровые турбины специального назначения

Паровые турбины специального назначения обычно работают на технологическом тепле металлургических, машиностроительных, и химических предприятий. К ним относятся турбины мятого (дросселированного) пара, турбины двух давлений и предвключённые (форшальт).

  • Турбины мятого пара используют отработавший пар поршневых машин, паровых молотов и прессов, имеющих давление немного выше атмосферного.
  • Турбины двух давлений работают как на свежем, так и на отработавшем паре паровых механизмов, подводимом в одну из промежуточных ступеней.
  • Предвключённые турбины представляют собой агрегаты с высоким начальным давлением и высоким противодавлением; весь отработавший пар этих турбин направляют в другие с более низким начальным давлением пара. Необходимость в предвключённых турбинах возникает при модернизации электростанций, связанной с установкой паровых котлов более высокого давления, на которое не рассчитаны ранее установленные на электростанции турбоагрегаты.
  • Также к турбинам специального назначения относятся и приводные турбины различных агрегатов, требующих высокой мощности привода. Например, питательные насосы мощных энергоблоков электростанций, нагнетатели и компрессоры газокомпрессорных станций и т. д.

Обычно стационарные паровые турбины имеют нерегулируемые отборы пара из ступеней давления для регенеративного подогрева питательной воды. Паровые турбины специального назначения не строят сериями, как конденсационные и теплофикационные, а в большинстве случаев изготовляют по отдельным заказам.

Источник: http://manbw.ru/analitycs/steam-turbines.html

Типы паровых турбин

Паровая турбина — это механизм, осуществляющий переработку тепловой энергии, полученной от пара, в энергию вращения

Турбины работают при наличии в них нагретого пара, который является источником энергии. Поступает такой пар в турбины из специального котла. Температура пара, поступившего в турбину, может различаться. Но основные показатели находятся в пределах 490-580 градусов Цельсия. Давление также отличается. Основные его показатели — 90 атмосфер, 140 атмосфер, 230 атмосфер.

Классифицируются паровые турбины следующим образом: противодавленческие, теплофикационные с отбором пара на производство, конденсационные, теплофикационные.

Все эти турбины отличаются количеством пара, использованного в работе и количеством пара, не участвовавшего в производстdе, а использующийся для других нужд.

Читайте так же:  Компенсация за вынужденные прогулы при увольнении

Конденсационные турбины

Является самым распространенным в производстве типом паровых турбин. Обычно, с такой турбиной в комплекте идет конденсатор-устройство, предназначенной для сбора использованного пара. Абсолютно весь отработавший пар поступает в конденсатор.

Основной задачей конденсационных паровых турбин является выработка электричества. Соответственно, подобного типа турбины используются на электростанциях. На ТЭЦ также можно поставить, но обычно они там не используются. Пар из котла поступает в турбину и совершает работу, необходимую для получения электроэнергии. Возможность получения тепловой энергии с таких турбин присутствует, но обычно не используется.

В Советское время производством таких труб занимался Ленинградский металлический завод. Сейчас же это ОАО «Силовые машины».

Теплофикационные турбины

Представляют собой турбины типа «Т». Широко используются на тепловых электростанциях, так как с их помощью имеется возможность вырабатывать не только электричество но и тепловую энергию.

Турбина способна отбирать пар с помощью поворотной диафрагмы. Данный процесс является контролируемым. Отобранный пар затем поступает в определенные обогреватели, с которых энергия тепла уже передается воде.

В летнее время теплофикационные турбины способны работать в конденсационном режиме. В данном случае пар до сетевых подогревателей не доходит, а в полном объеме используется для выработки электричества.

Производством теплофикационных турбин занимается Уральский турбинный завод.

Теплофикационные турбины с промышленным отбором пара

Турбины с маркировкой «ПТ»

Название данных турбин дает понять, что определенная часть пара в процессе производства энергии уходит на промышленные нужды( к примеру для работы самого завода и т.п). После пар возвращается в виде жидкости, то есть конденсата, либо же полностью испаряется.

На данный момент теплофикационные турбины на производстве практически не используются, за редким исключением. В СССР они пользовались популярность для установки на тепловые электростанции недалеко от промышленных предприятий, заводов и т.д.

Противодавленческие турбины

Маркирова противодавленческих турбин «P».

Особенность противодавленческих турбин является отсутствия конденсатора, куда бы поступал использованный пар. Поэтому последний в свою очередь поступает на использование стороннему потребителю, что немного схоже с теплофикационными турбинами промышленного типа.

На данный момент противодавленческие турбины также как и турбины с маркировкой «ПТ» не используются в производстве, если не брать во внимание отдельные случаи. В Советское время данная модель еще находила себе применение, но после распада союза надобность в таких типах турбин отпала, так как возникла проблема в нахождении внешнего потребителя. При отсутствии последнего невозможно использование противодавленческих турбин для осуществления выработки энергии, соответственно они пришли в ненадобность.

Но затем инженеры нашли отличное решение для усовершенствования противодавленческих турбин. В придачу к ним устанавливались турбины с маркировкой «К», то есть конденсационные, рассчитанные на работу с паром, имеющим низкое давление. Как известно, турбинам типа «Р» необходимо наличие стороннего потребителя, что решается с помощью конденсационных турбин. После того как пар отработал в противодавленческих турбинах, он поступает в турбины типа К, где уже окончательно завершает свою работу и переходит в конденсат.

Источник: http://uralenergomash.ru/clients/articles/tipy-parovykh-turbin/

Устройство работы паровой турбины

Основное назначение конденсационного устройства — создание и поддержание как можно более низкого давления в выпускной части турбины, конденсация отработавшего пара и возврат его в систему питания паровых котлов. Известно, что чем выше на­чальные и ниже конечные параметры пара, тем больший будет располагаемый теплоперепад и большая часть тепловой энергии пара может быть превращена в механическую работу. Понижение давления ниже атмосферного в конденсаторе происходит за счет того, что поступающий в него пар искусственно охлаждается. При охлаждении пар конденсируется и объем его во много раз умень­шается. Так, например, при давлении 0,005 Мн/м 2 объем конден­сата меньше, чем объем пара почти в 30 тысяч раз. При таком уменьшении объема в герметически закрытом конденсаторе созда­ется очень большое разрежение. В современных паротурбинных установках в выпускном патрубке поддерживается давление 0,005—0,003 Мн/м 2 . Это означает, что конденсация пара будет про­исходить при температуре 32—24° С, и при этом должно быть от­ведено большое количество тепла отработавшего пара.

В процессе работы в конденсатор непрерывно поступает отра­ботавший пар турбин и, следовательно, должна непрерывно подво­диться охлаждающая вода, которая после нагревания удаляется. Для каждой турбинной установки устанавливается наивыгодней­ший вакуум, который обычно не превышает 95—97%, так как дальнейшее углубление вакуума приводит к значительному увели­чению размеров конденсатора, большой мощности циркуляцион­ных насосов и значительному расходу охлаждающей воды.

В современных судовых турбинных установках применяют исключительно конденсаторы поверхностного типа, в которых от­работавший пар конденсируется на охлаждающей поверхности конденсатора, состоящей из рядов латунных трубок, внутри кото­рых циркулирует забортная вода. Образующийся конденсат соби­рается в нижней части конденсатора, откуда кондеисатным насо­сом подается в систему питания паровых котлов. Таким образом, паровой котел многократно питается одной и той же водой-кон­денсатом. Это уменьшает образование накипи на внутренних по­верхностях котла, а также отложение солей на турбинных ло­патках.

Внутрь конденсатора попадает вместе с паром воздух, кото­рый не конденсируется. Кроме того, воздух просачивается через неплотности, в результате чего для поддержания вакуума не­обходимо обеспечить непрерывный отсос его из конденсатора в атмосферу. Для этой цели используют паровые эжекторы.

На рис. 46 показана примерная схема конденсационного устрой­ства. Отработавший пар из паровой турбины поступает в конден­сатор 5, где, соприкасаясь с холодными трубками, охлаждается и конденсируется. Охлаждающая вода из-за борта подается цир­куляционным насосом 1 . Конденсат откачивается конденсатным насосом 2. Воздух удаляется с помощью пароструйного эжек­тора 3, который отсасывает его по трубопроводу 4 в атмосферу.

По движению циркуляционной (забортной) воды конденсаторы делятся на одно-, двух-, трех- и четырехпроточные. Наибольшее применение имеют двух- и трехпроточные конденсаторы.

В зависимости от конструкции различают конденсаторы ре­генеративные и нерегенеративные. Регенеративными называются конденсаторы, у которых трубки расположены так, что часть отработавшего пара по выходе из турбины непосредственно попа­дает в его нижнюю часть, где, соприкасаясь со стекающим с тру­бок конденсатом, подогревает его. Благодаря этому температура конденсата приближается к температуре поступающего пара.

Принцип действия поверхностного конденсатора, схематически изображенного на рис. 47, заключается в следующем. Конденса­тор состоит из цилиндрического сварного стального корпуса 2, внутри которого размещены тонкостенные латунные трубки 3 , за­крепленные в трубных досках 4 и 11. К трубным доскам примы­кают водяные камеры 5, 9 и 12. Охлаждающая забортная вода подводится через патрубок 6 в камеру 5 , проходит по нижним ря­дам трубок в камеру 12, а затем по верхним рядам — в камеру 9. Нагретая вода через патрубок 8 отводится за борт. Передние во­дяные камеры разделены перегородкой 7 , что заставляет поток охлаждающей воды пройти по трубкам вдоль конденсатора два раза. Такой конденсатор называется двухпроточным. В трехпро- точных конденсаторах обе водяные камеры имеют перегородки и забортная вода совершает три хода. Отработавший пар поступает в конденсатор через горловину 10, соединяющую его с турбиной, соприкасается с поверхностью трубок и конденсируется, образуя разрежение в паровой части конденсатора. Конденсат стекает вниз и собирается в сборнике 1 ; откуда специальным насосом от­водится в питательную систему котельной установки судна. Отсос воздуха из парового пространства конденсатора производится воз­душным насосом (эжектор) через патрубок 13, расположенный сбоку.

Читайте так же:  Как получить военные билет после 30 лет

Источник: http://vdvizhke.ru/sudovye-parovye-turbiny/kondensacionnye-ustrojstva/naznachenie-i-princip-raboty-kondensacionnogo-ustrojstva.html

Паровые турбины

ПАРОВАЯ ТУРБИНА – это паровой двигатель, в котором лопатки ротора вращаются под действием струи пара и вырабатывают электрическую энергию. Компания «АГТ» предлагает паровые турбины с разными тепловыми циклами и составом, для применения во всех сферах промышленности: металлургическая, нефтеперерабатывающая, химическая промышленность, коммунальное хозяйство, на электростанциях, работающих на биомассе, на утилизационных станциях.

Содержание

Принцип работы паровых турбин

Паровые турбины имеют следующий принцип работы: в паровом котле образуется пар и далее проходит через лопатки турбины под высоким давлением. В результате происходит вращение установки, которая производит механическую энергию. Эта энергия поступает в генератор и используется для выработки электричества. Мощность системы будет зависеть от того, какой перепад давления пара образуется на входе и выходе оборудования. Компания «АГТ» подберет паровую турбину исходя из принципа работы вашего предприятия и поставленных задач.

Чтобы паровая турбина была эффективной и работала с минимальными потерями, пар должен подаваться с высокой температурой и давлением. Поэтому к котельному оборудованию предъявляются повышенные требования. Преимущества данной технологии производства электроэнергии заключаются в том, что есть возможность использовать любой спектр топлива, в том числе и твердое. Однако стоит учесть, что твердое топливо и нефтяные фракции способны снизить экологические показатели системы.

Код мощность скорость давление на входе температура на входе давление на выхлопе расход пара
кВт об/мин МПа С МПа Т/Н
М20 132-750 3000 0.5-2.35 225-330 0.15-0.3 3.54-13.86
М21 250-1000 3000 2.0-2.45 260-390 0.2-0.98 4.76-33
М30 300-700 3000 0.7-1.1 270-330 0.15-0.3 5.88-15.26
М32 1000-2500 3000 2.35-4.0 390-450 0.78-0.98 23.36-43.7
М40 250-1250 3000 0.8-1.0 250-330 0.15-0.55 4.6-21.5
М60 1000-2000 3000 2.35-4.0 390-445 0.297-0.785 17.41-31-32
М70 1000-2500 3000 0.6-1.27 260-300 0.2-0.5 23.2-48.8
М51А 750-1500 1500-6500 2.35-3.43 390-435 0.294-0.98 9.6-30
Т4 3000-6000 3000-6000 3.43 435 0.294-1.57 27.27-118.7
Конденсационная паровая турбина
Код Мощность Скорость Давление на входе Температура на входе Давление на выхлопе расход пара
кВт об/мин МПа С МПа Т/Н
М80 1500 5600-3000 1 300 0.0103 8.8
Q02 1500 6500-1500 2.35-0.2 390 0.0103 8.4
Q03 3000 5600-3000 2.35-0.2 390 0.0103 16.1

Преимущества паровых турбин:

Одно из преимуществ паровых турбин, что можно использовать разные виды топлива, для получения пара. Ведь главная задача – это обеспечение его бесперебойной подачи, согласно ТУ. Компания «АГТ» поможет подобрать паровую турбину по вашему техническому заданию. Паровые турбины заслуженно заняли свое место в российской промышленности, их хорошая эффективность определяется следующими преимуществами:

  • широкий выбор теплоносителя;
  • использование различных видов топлива: твердого, газообразного, жидкого;
  • большой диапазон мощностей;
  • высокая мощность;
  • долгий ресурс установки.

Состав паровых турбин

На самом деле основной состав паровых турбин примерно одинаковый на всех моделях. Паровая турбина состоит из корпуса, лопатки ротора и сопла. Пар проводится по трубопроводам к оборудованию из внешнего источника. Проходя через сопла, потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию струи пара. Через специально спрофилированные лопатки из сопел вырывается пар и начинает вращать ротор. Вытекая с большой скоростью под углом к плоскости лопаток, пар приводит их в движение.

В некоторых конструкциях паровая турбина имеет сопловой аппарат, состоящий из ряда неподвижных лопаток. Они расположены радиально и искривлены в направлении поступающего потока.

Специалисты проектируют паровые турбины таким образом, чтобы они находились на одном валу с потребляющим энергию устройством. От прочности материалов, из которых изготовлены лопатки и диск, зависит скорость вращения рабочего колеса. Многоступенчатые турбины позволяют более эффективно преобразовывать энергию пара..Специалисты «АГТ» проектируют паровые турбины таким образом, чтобы они находились на одном валу с потребляющим энергию устройством. От прочности материалов, из которых изготовлены лопатки и диск, зависит скорость вращения рабочего колеса. Многоступенчатые турбины позволяют более эффективно преобразовывать энергию пара.

Тепловые циклы паровых турби

  • Экологически чистый цикл Ранкина. Пар поступает в установку от внешнего источника. В этой ситуации между ступенями нет дополнительного прогрева и отмечаются потери тепла;
  • Цикл с промежуточным подогревом. Пройдя первые ступени, пар направляется в теплообменник для дополнительного подогрева. Далее он возвращается в оборудование, где и происходит окончательное расширение. При повышении температуры рабочего тела значительно повышается экономичность;
  • Цикл с промежуточным отбором, утилизацией тепла отработанного пара. При выходе из турбины пар имеет значительное количество тепловой энергии, которая рассеивается в конденсаторе. Некоторую часть энергии можно отобрать на промежуточных ступенях, а часть — при конденсации. Эту энергию можно использовать для технологических процессов.

Необходимо обратить внимание и на конструкцию. Так как именно тут происходит расширение рабочего тела, необходим большой диаметр для пропуска увеличенного объемного расхода. Увеличение диаметра паровой турбины определено максимальными допустимыми напряжениями, которые обусловлены центробежными нагрузками.

Применение паровых турбин

Паровые турбины с небольшой мощностью успешно применяются во всех сферах промышленности. Успешно используются на предприятиях с когенерационным циклом в составе электростанций, для получения не только электрической, но и тепловой энергии, а так же на утилизационных станциях, использующих тепловую энергию технологических процессов. В настоящее время набирает популярность применение паровых турбин на возобновляемых источниках энергии. Компания «АГТ» спроектирует турбину, согласна вашего применения.

Паровые турбины вращаясь с большой скоростью, обеспечивает высокий КПД. На тепловых электростанциях располагают электрогенераторы со скоростью вращения от 1500 до 6500 об/мин. На валу паровой турбины могут быть установлены вентиляторы, насосы, центрифуги, нагнетатели. В качестве понижающего редуктора может быть установлено низкоскоростное оборудование.

Нужна более подробная информация — паровые турбины?

Москва + 7 (499) 704-24-48
Санкт-Петербург + 7 (812) 389-23-48
Ростов на Дону + 7 (863) 303-48-46
Казань + 7 (843) 202-37-55
Красноярск + 7 (3919) 89-80-89
Челябинск + 7 (351) 240-80-89
Краснодар + 7 (8612) 05-69-05
Калининград + 7 (4012) 65-80-99
Самара + 7 (846) 300-23-73
Новосибирск + 7 (383) 207-88-90
Екатеринбург + 7 (343) 226-02-11

Источник: http://zavodagt.ru/parovye-turbiny

Блог об энергетике

энергетика простыми словами

Тепловая схема ТЭЦ на базе паротурбинной установки ПТ-60-130

В этой записи вы можете найти:

  • описание турбины ПТ-60-130;
  • схему ТЭЦ на базе этой турбины (формат MS Visio);
  • диаграммы режимов турбины ПТ-60-130 (режимы ПТ, Т и П).

Краткое описание и характеристики турбоустановки
ПТ-60-130/13

Паровая турбина ПТ-60/75-130/13 с конденсационной установкой и двумя регулируемыми отборами пара, представляет собой двухцилиндровый одновальный агрегат.

  • Номинальная мощность турбины 60000 кВт.
  • Число оборотов в минуту 3000.
  • Давление свежего пара перед стопорным клапаном
    12,75 (130) МПа (кгс/см 2 ).
  • Температура свежего пара перед стопорным клапаном 565 °С.
  • Давление в конденсаторе 0,0034 МПа.
  • Максимальный расход пара через турбину 107,5 (387) кг/с (т/ч).
  • Максимальный пропуск пара в конденсатор 44,4 (160) кг/с (т/ч).
  • Давление пара регулируемого промышленного отбора 0,686-1,666 (7-17) МПа (кгс/см 2 ).

Примечание: при работе с давлением промышленного отбора 0,686-0,784 (7-8) МПа (кгс/см 2 ) расход свежего пара на турбину снижается до 77,78-83,33 (280-300) кг/с (т/ч).

  • Давление пара регулируемого теплофикационного отбора 0,0294-0,147 МПа.
  • Расход охлаждающей воды 0,022 (8000) кг/с (м 3 /час).
  • Максимальная величина производственного отбора при теплофикационном отборе, равном нулю, составляет 69,44 (250) кг/с (т/ч). Максимальная величина теплофикационного отбора пара, когда величина производственного отбора равна нулю, составляет 44,44 (60) кг/с (т/ч).
  • Минимальный пропуск пара в часть низкого давления (за 27 ступенью), при закрытой поворотной диафрагме, с давлением в камере отбора 0,0196 (0,2) МПа (кгс/см 2 ), составляет 2,78 (10) кг/с (т/ч).
Читайте так же:  До скольки оплачивают алименты

Турбина имеет

  • регулятор скорости, который поддерживает число оборотов турбины с неравномерностью 4%;
  • регулятор безопасности с двумя центробежными выключателями, которые срабатывают при достижении числа оборотов на 11-12% сверх номинальных (3000об/мин);
  • регулятор давления 0,686-1,666 (7-17) МПа (кгс/см);
  • регулятор давления от 0,02943 до 0,147 МПа;
  • ограничитель мощности;
  • реле для отключения турбины при аксиальном сдвиге ротора высокого давления и ротора низкого давления;
  • автоматическое устройство для включения электромасляного насоса смазки подшипников турбины при снижении давления масла;
  • регулятор уровня в конденсаторе, который также осуществляет рециркуляцию конденсата.

Цилиндр высокого давления (ЦВД) имеет одновенечную регулирующую ступень и 16 ступеней давления. Цилиндр низкого давления (ЦНД) состоит из двух частей: часть среднего давления (ЧСД) имеет регулирующую ступень и 8 ступеней давления, часть низкого давления (ЧНД) имеет регулирующую ступень и три ступени давления. Ротор высокого давления цельнокованый, а ротор низкого давления состоит из девяти цельнокованых дисков и четырех насадных.

Свежий пар от котла подается к отдельно стоящей паровой коробке, в которой расположен автоматический стопорный клапан (АСК) с условным диаметром dу280 мм, откуда по перепускным трубам поступает к регулирующим клапанам ЦВД. ЦВД имеет сопловое парораспределение. Регулирующие клапаны (РК) с условным диаметром dу 125 мм расположены в паровых коробках, которые приварены к корпусам цилиндров. Два клапана установлены на верхней части цилиндра и два клапана по бокам в нижней части цилиндра.

Отработав в ЦВД, часть пара поступает в регулируемый производственный отбор, остальная часть направляется в ЦНД. Давление в камере производственного отбора поддерживается регулирующими клапанами ЦНД. Все диски ротора высокого давления откованы заодно с валом. По перепускным трубам пар из ЦВД поступает к паровым коробкам регулирующих клапанов ЦНД. Передняя часть ЦНД выполнена из литой углеродистой стали. Выхлопная часть ЦНД сварная. Ротор высокого давления (РВД) и ротор низкого давления (РНД) гибкие. РВД цельнокованый, на РНД первые 9 дисков откованы заодно с валом, 4 последние диски насадные. РВД и РНД соединены между собой гибкой пружинной муфтой. Ротор ЦНД и генератора соединены полугибкой муфтой.

Турбина имеет клапанное регулирование. Регулирование части высокого давления состоит из 4-х регулирующих клапанов, расположенных в паровых коробах передней части ЦВД, подающих пар к сегментам сопел и 5-го перегрузочного клапана, перепускающего пар из камеры регулирующего колеса в камеру за 4-ой ступенью. Регулирование промышленного отбора осуществляется 4-мя регулирующими клапанами, расположенными в передней части цилиндра низкого давления. Регулирование теплофикационного отбора осуществляется поворотной диафрагмой. Перестановка регулирующих клапанов впуска свежего пара, регулирующих клапанов ЦНД и поворотной диафрагмы перепуска пара производится поршневыми сервомоторами, золотниками которых управляют регуляторы скорости и давления отборов, включенные по принципу связанного регулирования.

Видео (кликните для воспроизведения).

Регулятор скорости снабжен механизмом управления, служащим для подрегулировки и используется для открытия автоматического затвора свежего пара, изменения числа оборотов турбины при холостом ходе во время синхронизации генератора, для поддержания заданной нагрузки генератора или нормальной частоты при параллельной работе генератора и поддержания частоты при одиночной работе генератора. Механизм управления может приводиться или от руки или дистанционно. Область изменения числа оборотов такова, что на холостом ходу возможно испытание регуляторов безопасности, настроенных на срабатывание при 10-12% от номинального числа оборотов. Фикс-пункт турбины расположен на задней фундаментной раме ЦНД, расширение турбины происходит в сторону переднего подшипника. Концевые и диафрагменные уплотнения ЦВД и ЦНД лабиринтового типа. Рядом стоящие обоймы концевых уплотнений, заключенных в корпусе цилиндра, образуют камеру отсоса.

Турбина снабжена валоповоротным устройством (ВПУ), вращающим ротор с частотой 3,4 об/мин. ВПУ отключается автоматически при повышении частоты вращения ротора более 3,4 об/мин. ВПУ может быть переведено на периодическое проворачивание ротора на 180° с помощью специального устройства. Турбина допускает возможность параллельной работы по обоим регулируемым отборам с аналогичной турбиной (по параметрам отборов) при условии:

  • паровой плотности стопорного клапана, регулирующих клапанов ЦВД и ЧСД и поворотной диафграмы отбора;
  • паровой плотности обратных клапанов на линиях нерегулируемых отборов пара;
  • регулярной проверки плотности органов парораспределения и обратных клапанов, а также надежного их закрытия.

Параллельная работа нерегулируемых отборов не допускается. Для сокращения времени прогрева и улучшения условий пусков предусмотрены паровой обогрев фланцев и шпилек.

Для обеспечения правильного режима работы и дистанционного управления системой дренажей при пусках и остановах турбины, предусмотрено групповое дренирование через расширитель дренажей в конденсатор. Корпусы турбины, корпус АСК и паропроводы покрываются тепловой изоляцией. Температура наружной поверхности изоляции не должна превышать 45 °С при работе турбины на номинальных параметрах и температуре охлаждающего воздуха 25 °С. ЦВД и передняя часть ЦНД закрываются тонкой металлической обшивкой.

Тепловая схема турбины ПТ-60-130

Хочу обратить ваше внимание, что схема была составлены в учебных целях и содержат неточности по сравнению с реальными схемами электростанций. Главной задачей этой схемы является показать принцип работы и основные потоки электростанции. Впрочем, вы можете дополнить ее по своему желанию и приблизить к реальности.

Пиковый водогрейный котел включен параллельно с пиковым бойлером.

Фигуры Visio, которые использовались в схемах можно скачать здесь.

Продольный разрез турбины ПТ-60-130 можно скачать тут.

Источник: http://energoworld.ru/blog/teplovaya-shema-tets-na-baze-paroturbinnoy-ustanovki-pt-60-130/

Устройство работы паровой турбины

Паровые турбины в качестве главных двигателей широко при­меняют на крупнотоннажных сухогрузах и танкерах и быстроходных пассажирских лайнерах. Турбины в отличие от других двигателей имеют следующие преимущества:

— непрерывность рабочего процесса, обеспечивающая при установившемся режиме работы в каждой определенной точке проточной части турбины постоянство параметров во времени;

— возможность использования расширения пара до весьма низкого противодавления, благодаря чему значительно увеличи­вается располагаемый теплоперепад и снижается расход пара;

— отсутствие прямолинейно-возвратного движения рабочих ча­стей, что обусловливает спокойную работу турбины, уменьшение потери на трение и нормальные условия эксплуатации;

— низкое расположение центра тяжести, по сравнению с порш­невыми двигателями, обеспечивающее улучшение остойчивости и мореходных качеств судна;

— расположение вращающихся частей в закрытом корпусе (это создает безопасность обслуживания);

— сосредоточение больших мощностей в одном агрегате, ком­пактность и малый вес (80—95 кг/квт).

Основные недостатки паровых турбин:

— нереверсивность, в связи с чем возникает необходимость установки специальных ступеней заднего хода, которые при ра­боте турбины на переднем ходу вращаются вхолостую;

— значительное увеличение удельного расхода пара, а следо­вательно, и уменьшение к. п. д. при малых и средних ходах;

— высокая частота вращения, в результате чего между тур­биной и движителем необходимо устанавливать передачи для по­нижения частоты вращения.

Судовые паровые турбины подразделяются по следующим ос­новным признакам:

По способу регулирования мощности — с дроссельным ре­гулированием (качественное), с сопловым регулированием (коли­чественное) и со смешанным регулированием (дроссельно-сопловое). Для главных судовых турбин обычно применяют смешанное регулирование.

Источник: http://vdvizhke.ru/sudovye-parovye-turbiny/ustrojstvo-i-klassifikacija-sudovyh-parovyh-turbin/osobennosti-i-klassifikacija-sudovyh-parovyh-turbin.html

Устройство работы паровой турбины

Паровая турбина представляет собой тепловой двигатель ротативного типа с непрерывным рабочим процессом и двукратным преобразованием тепловой энергии пара в механическую работу вращения вала. При истечении пара через специальные насадки (сопла) его потенциальная энергия преобразуется в кинетическую, которая передается па рабочие лопатки и преобразуется в меха­ническую работу вращения вала турбины.

Читайте так же:  Рефинансирование кредита в открытие для физических

Совокупность неподвижных насадок и рабочих лопаток, в ко­торых происходит двойное преобразование энергии пара, называется ступенью турбины. Ступени турбины и сами турбины мо­гут быть активными или реактивными. Ступени, в которых рас­ширение пара происходит в соплах или в каналах между непод­вижными направляющими лопатками, называются активными. Давление пара перед и за лопатками в этом случае одинаково, поэтому ступени называют ступенями равного давления. Ступени, в которых расширение пара совершается в направляющих кана­лах и между рабочими лопатками, называются реактивными. Дав­ление в реактивной ступени перед рабочими лопатками больше, чем за ними, и поэтому их называют ступенями избыточного дав­ления.

Схема простейшей одноступенчатой активной турбины пока­зана на рис. 1, а. Свежий пар поступает в неподвижную насадку (сопло) 1 ив результате расширения преобразует свою потенци­альную энергию в кинетическую, приобретая большую скорость. Далее пар поступает в каналы рабочих лопаток 2 и в результате поворота струи возникает динамическое давление па лопатки, под действием которого вращается диск 3 и вал 4 турбины.

На рис. 1, б изображена схема действия центробежной силы частиц пара на рабочую лопатку активной ступени. Струя пара поступает на рабочую лопатку полукруглой формы со скоростью С 1 . В канале между лопатками пар совершает криволинейное дви­жение и, изменяя направления движения, уходит со скоростью С 2 .

Движение струи пара по криволинейному каналу лопаток со­провождается действием центробежных сил частиц пара на эту поверхность. Центробежные силы выделенных частиц пара а , б и в обозначены на рисунке векторами Р. Согласно законам меха­ники их можно разложить на составляющие: Р а , направленные по оси турбины, и Р и , направленные по направлению движения лопа­ток. При этом составляющие Р а вследствие симметричной формы профиля лопаток взаимно уничтожаются, а составляющие Р и суммируются и совершают работу перемещения лопатки.

В реактивных турбинах расширение пара происходит как пе­ред поступлением пара на рабочие лопатки, так и на самих рабо­чих лопатках, что достигается устройством сужающегося сечения каналов между рабочими лопатками. Изменение давления и ско­рости пара показаны на рис. 2, а.

Из графика видно, что в неподвижном аппарате 1 происходит расширение пара с изменением давления от р до р 1 , в каналах рабочих лопаток 2 — дополнительное расширение пара до давле­ния р 2 . Это вызывает появление реактивной силы. Таким образом, на реактивную лопатку действуют две силы: центробежная и ре­активная.

На рис. 2, б показаны силы, действующие на рабочую лопатку реактивной турбины. Движущая лопатку сила Р равна сумме сил Р акт и Р реакт , примерно равных по значению. Разность давлений р 1 и р 2 у входа и выхода из каналов рабочих лопаток создает до­бавочную силу Р акс , которая действует на лопатку вдоль оси ро­тора и в сумме с равнодействующей силой Р дает результирую­щее усилие Р рез . Направление результирующей силы не совпадает с направлением движения лопатки, и поэтому у реактивных тур­бин всегда имеется значительное осевое давление на ротор, кото­рое необходимо уравновешивать различными разгрузочными устройствами.

Источник: http://vdvizhke.ru/sudovye-parovye-turbiny/ustrojstvo-i-klassifikacija-sudovyh-parovyh-turbin/ustrojstvo-i-princip-dejstvija-parovoj-turbiny.html

Создание паровых турбин.

Критическими элементами при создании турбин на ССКП являются роторы ЦВД и ЦСД, для которых обычные трудности обеспечения необходимой прочности усугубляются технологическими проблемами изготовления огромных поковок высокого качества.

Создание новых турбинных материалов, обладающих необходимыми рабочими свойствами при суперсверхкритических начальных параметрах пара, является главной проблемой освоения нового уровня параметров. Установившееся совершенно неверное представление о паротурбинной энергетике как о направлении, достигшем предела своего технического развития ввиду невозможности повышения параметров пара, привело практически к полному свертыванию работ в нашей стране по созданию новых материалов. Для высокотемпературных роторов используются низколегированные хромомолибденованадиевые стали Р2 (Р2М) и ЭИ-415, а для корпусов — аналогичные стали 15Х1М1ФЛ, 20ХМФЛ и 20ХМЛ. Имеется опыт использования внутренних корпусов ЦВД из 12 %-ной хромистой стали. Поэтому, говоря о перспективах создания новых турбинных материалов для энергоблоков ССКП, к сожалению, приходится в значительной степени ориентироваться на зарубежный опыт.

Специфические проблемы материалов для ССКП связаны с роторами высокотемпературных цилиндров: сверхвысокого, высокого и среднего (для турбин с двумя промежуточными перегревами) давлений. Главная проблема — обеспечение длительной прочности при достаточных жаростойкости, вязкости разрушения, сопротивлении малоцикловой усталости и технологичности изготовления.

Для каждого уровня параметров требуются свои материалы, в определенной степени зависящие от отмеченных выше особенностей конструкции турбины и наличия охлаждения.

Для температур вплоть до 570—580 °С пригодны имеющиеся материалы, возможно модифицированные с целью небольшого улучшения характеристик. В частности, для критического элемента турбины — ротора среднего давления — требуется разработка модифицированной низколегированной хромомолибденованадиевой стали с содержанием хрома до 2 % и присадками никеля, азота и вольфрама. Это позволит существенным образом повысить вязкость разрушения при сохранении остальных прочностных характеристик.

Для параметров 30 МПа, 600 °С требуются улучшенные жаропрочные стали с содержанием хрома 9—12 %. В отличие от стандартных 12 %-ных хромистых сталей, улучшенные стали легируются дополнительно ниобием и вольфрамом, в них уменьшается в 2 раза содержание углерода и молибдена. Такие стали разработаны в Японии и в рамках европейской программы COST как для поковок роторов, так и для литых элементов арматуры. Сегодня созданы все основные необходимые материалы для уровня температур 600 °С. Однако высказываются и более осторожные 320

точки зрения, как правило, не исследователями новых материалов, а производителями энергетического оборудования. Сравнительно небольшой разброс мнений связан, как отмечалось выше, с различной конструкцией турбин, в частности, с использованием охлаждения.

Отношение к созданию материалов на параметры 35 МПа, 650 °С в настоящее время двоякое. С одной стороны, имеется многолетний опыт использования аустенитных материалов для энергоблоков «Эддистоун-1», «Фило-6», СКР-100 и других, а с другой — понимание того, что создание современного энергоблока достаточно большой мощности с хорошими эксплуатационными характеристиками на эти параметры невозможно без создания новых материалов. Поэтому уже сейчас, несмотря на неопределенность сроков перехода на параметры 35 МПа, 650 °С, осуществляются работы, направленные на создание критического (из-за своей массы) элемента — ротора ЦСД. Первые исследования материала слитков массой 16—19 т показали, что такие материалы могут быть созданы в обозримом будущем.

Наибольших успехов в разработке новых жаропрочных материалов достигли фирмы Японии и европейские фирмы в рамках программы COST, специально осуществленной для разработки жаропрочных материалов для энергоблоков ССКП.

Рис. 13.12. Сравнение длительной прочности японских и отечественных роторных сталей :

1 — сталь Р2МА; 2- сталь ЭИ756

На рис. 13.12 представлены данные по длительной прочности роторных сталей. На графике показано значение длительной прочности, полученное специалистами ЦКТИ и ЛМЗ в результате испытаний турбинных роторов после их длительной эксплуатации. Видно, что отечественная хромомолибденованадиевая сталь Р2МА (точка 1) имеет практически такие же характеристики, как и японская сталь 1 % Cr-Mo-V. Экстраполяция кривой для этой стали на повышенные температуры показывает, что при реальных напряжениях в роторах в 70—80 МПа предельная температура для нее составляет 575 °С. По существу, это означает, что хорошо освоенная отечественная роторная сталь Р2МА не хуже японской и может применяться до 575 °С.

Читайте так же:  Справка о неполучении алиментов от судебных приставов

Сталь TOS101 была разработана в Японии в 60-е годы XX в. для роторов турбин с начальной температурой 566 °С. Первый

ротор из нее был использован в турбине мощностью 375 МВт в 1973 г. К настоящему времени из этой стали изготовлено более 20 роторов для турбин мощностью до 1000 МВт, в основном, для ЦСД и ЦВСД.

Улучшенная высокохромистая сталь TOS 107, разработанная в

Альтернативой разработке новых жаропрочных материалов является создание систем охлаждения роторов в зоне высоких температур. В отличие от лопаток газовых турбин, для которых требуется глубокое охлаждение (примерно с 1300—1400 до 800—850°С), в паровой турбине в охлаждении лопаток нет необходимости, а для обеспечения достаточной надежности, как видно из рис. 13.12, требуется снижение температуры металла ротора всего лишь на 40—60°С.

Использование охлаждения для роторов паровых турбин началось в начале 60-х годов XX в., и в настоящее время его применяют многие фирмы. Универсальной является комбинированная система (рис. 13.13), сочетающая в себе элементы естественного (внутреннего) и принудительного (внешнего) охлаждения. Цилиндры высокого и среднего давлений выполнены в одном внешнем корпусе (совмещенный ЦВСД). Впуск свежего и вторично перегретого пара осуществляется в среднюю часть. Свежий пар расширяется в соплах регулирующей ступени и поступает в промежуточное уплотнение, где его температура снижается при дросселировании (естественное охлаждение). Затем к дросселированному пару подмешивается относительно холодный пар из первого отбора на регенерацию (принудительное охлаждение). Холодная смесь движется вдоль промежуточного уплотнения, охлаждая участок ротора ЦСД и диск его 1-й ступени. Этот же диск и часть ротора под диафрагмой 2-й ступени принудительно охлаждаются паром из следующего отбора на реге-

Рис. 13.13. Схема универсальной системы охлаждения ротора ЦВСД японской турбины фирмы Toshiba мощностью 700 МВт на параметры 24,1 МПа, 593/593 °С:

/ — промежуточное уплотнение между ЧВД и ЧСД; 2 — сопловая коробка ЧВД; 3 — внутренний корпус; 4 — подача охлаждающего пара из первого отбора; 5 — подача охлаждающего пара из выходного патрубка ЧВД (второго отбора, холодной нитки промперегрева); 6 — диафрагма 2-й ступени

нерацию. При нагрузках турбины, близких к номинальной, когда давление в камере регулирующей ступени велико и снижение температуры пара вследствие дросселирования значительно, принудительное охлаждение может вообще не использоваться. Нельзя обойтись без него и при работе на скользящем давлении.

Использование отработавшего в ЦВД пара для охлаждения роторов реализовано ЦКТИ на 13 турбинах мощностью до 500 МВт. Хотя разработанная система устанавливалась в основном в целях повышения эксплуатационных характеристик работающих турбин (повышение .малоцикловой долговечности, предупреждение прогибов вследствие ползучести и т.д.), она годится и для освоения повышенных температур пара.

Еще раньше принудительное охлаждение использовалось на опытно- промышленном энергоблоке с предвключенной турбиной СКР-100 на параметры пара 30 МПа и 650 °С на Каширской ГРЭС. Принудительное охлаждение ротора ЦСД применялось и на первой в мире современной мощной турбине ТЭС «Хекинен» при температурах 538/593 °С.

Идея применения только естественного охлаждения ротора ЦВД вследствие дросселирования в промежуточном уплотнении использована в предложении по реконструкции энергоблоков 300 МВт при одновременном повышении начальной температуры до 570 °С. По оценкам снижение температуры может составить более 40—50°С, что достаточно для обеспечения длительной прочности ротора ЦСД.

Определенный интерес представляет давно применяемая в турбинах СКД Японии система естественного охлаждения, основанная на использовании насосного эффекта диска регулирующей ступени. Разработка

Рис. 13.14. Охлаждение диска и вала под ним «холодным» паром из камеры регулирующей ступени:

/ — сопловая коробка; 2 — высокотемпературная утечка; 3 — основной поток пара; 4 — диск регулирующей ступени; 5 — охлаждающие каналы; б — охлажденная смесь

и исследования этой системы (рис. 13.14) осуществлялись применительно к ротору двухпоточного ЦВД турбины мощностью 1000 МВт на параметры 24,1 МПа, 593/593 °С японской фирмы Mitsubishi. Охлаждение диска регулирующей ступени осуществляется «прокачкой» части «холодного» пара из камеры регулирующей ступени в пространство перед ее диском. При этом расход пара через охлаждающие отверстия подбирается таким образом, чтобы иметь в них турбулентное течение, обеспечивающее высокий уровень теплообмена. Затем нагретый пар смешивается с высокотемпературной корневой утечкой, и смесь пониженной температуры поступает на охлаждение средней части ротора.

Опыт использования системы охлаждения в России уже имеется. Совершенствование расчетных методик оценки температурных полей охлаждаемых элементов турбин и определение экономической выгоды от введения охлаждения позволят без больших затрат провести оптимизацию параметров этой системы и их конструктивные исполнения для турбин на повышенные параметры пара.

Использование любой системы охлаждения приводит либо к недовыработке мощности в турбине высокопотенциальным отбираемым паром (при принудительном охлаждении), либо к дополнительным потерям в проточной части вследствие затраты мощности. Поэтому система охлаждения должна быть выполнена так, чтобы выигрыш от повышения параметров пара при ее использовании превышал необходимые затраты. По многим причинам исследования теплообмена на натурных турбинах затруднительны и чрезвычайно дорогостоящи. Поэтому необходимы создание экспериментальных стендов, моделирующих процессы теплообмена и газодинамическую картину течения различных потоков пара в турбинной ступени, разработка уточненных методов расчета потерь в проточной части охлаждаемых ступеней с оценкой экономического эффекта для всей турбоустановки.

Можно с уверенностью прогнозировать, что подобно тому, как охлаждение лопаток газовых турбин привело к революции в газотурбостроении и создало предпосылки к появлению высокоэкономичных утилизационных ПГУ, разработка охлаждения паровых турбин приведет к аналогичной революции в паротурбостроении. Это тем более целесообразно, что в 324

наших научных организациях накоплен огромный задел в исследованиях теплообмена.

В отличие от ГТУ паровым турбинам СКД и ССКП в бывшем СССР уделялось особое внимание. Были времена, когда СССР лидировал в строительстве энергоблоков СКД, ввел в эксплуатацию и освоил энергоблок с турбиной СКР-100 на параметры 29,4 МПа и 650 °С (1966 г.).

С начала 90-х годов XX в. научно-техническая общественность России, обеспокоенная наметившимся отставанием энергетики России в области освоения ССКП, подняла вопрос о необходимости вновь вернуться к повышению параметров (здесь необходимо в первую очередь отметить усилия ученых кафедры паровых и газовых турбин МЭИ). Были проработаны различные концепции турбоустановок с турбиной мощностью 525 МВт с начальным давлением = 29 МПа. Температура свежего пара и пара промперегрева варьировалась от 580 до 600 °С, давление в конденсаторе рк = 3,4 кПа, температура питательной воды tn в

Видео (кликните для воспроизведения).

= = 300 °С. Вариант с одним промнерегревом базировался на усовершенствованной тепловой схеме турбины К-500-23,5-4, выпущенной ЛМЗ для района Экибастуза. При расчетах принято, что проточная часть турбины отвечает современному уровню, лопатка последней ступени имеет длину 1200 мм (Г2= 11,3 м 2 ), КПД котла г)к= 94,5 %. Итоги расчета влияния температуры пара на КПД энергоблока мощностью 525 МВт при одном промежуточном перегреве пара приведены ниже:
Источник: http://ozlib.com/857687/tehnika/sozdanie_parovyh_turbin

Устройство работы паровой турбины
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here