КП К 210. ПЗ Курсовой Проект 2023 (1) КАНАТ (2). 1 тепловой расчет проточной части турбины
 Скачать 297.58 Kb.
|
 Скорость звука в среде пара за рабочими лопатками находят по формуле [2], м/c:  (1.39)где рр, vp— параметры пара, кг/м2 и м3/кг соответственно.  Далее определяют числа Маха:  (1.40)  (1.41) 2 РАСЧЕТ СХЕМЫ РЕГЕНЕРАЦИИ До начала расчета [2] составляют принципиальную тепловую схему турбинной установки и выбирают число нерегулируемых отборов пара. Температуру питательной воды определяют следующим образом [1]: а) находят давление в барабане котла pб0 обеспечивающее давление перед стопорным клапаном р0 ,бар: pб0 = p0/0,9 (2.1) где р0 - начальное давление перед стопорным клапаном. pб0 = 130/0,9=144,4 б) по давлению в барабане котла из таблиц насыщенного водяного пара [3] находят температуру насыщения tб0; в) температуру питательной воды берут, °С: tпв = (0,6÷0,7) tб0 (2.2) где tб0 - температура насыщения в барабане котла. tпв = 0,7∙338,86 = 237,2 Из таблиц насыщенного водяного пара по давлению в конденсаторе определяют температуру насыщения и, снизив ее на 1-2 °С (переохлаждение конденсата), получают температуру конденсата tK. Конденсат, проходя через холодильник эжектора, нагревается на 4-7 °С. Поэтому температура конденсата, вышедшего из эжектора, будет, °C: tэж = [tk+(4÷7)] (2.3) где tK- температура в конденсаторе. tэж = [22 + 6] = 28 В среднем в каждом подогревателе конденсат нагревается, °C:  t = (2.4)где z - количество подогревателей в регенеративной схеме. t = В смешанной регенеративной схеме с каскадным сливом дренажа из подогревателей имеется четыре подогревателя (в том числе деаэратор). Благодаря простоте и удовлетворительной экономичности эта схема применяется на электростанциях небольшой мощности. Для удобства эксплуатации при этом используют атмосферные деаэраторы. Температуру питательной воды после выхода из подогревателя низкого давления [3] принимают, °C: t1= (tэж+ t) (2.5)t1= 28 + 29,8 = 57,8 Температуру насыщения греющего пара берут на 3-7 °С выше, °C:  (2.6) Давление отбираемого пара для подогревателя определяют из таблиц водяного пара [3] по температуре насыщения. Полученное давление в виде изобары наносят на hs-диаграмму, где изображен тепловой процесс в турбине, и обозначают через рIIIотб, так как данный отбор является третьим по ходу пара в турбине. Точка пересечения изобары р//отб с линией теплового процесса C//, характеризует состояние отбираемого пара, имеющего энтальпию iIII Относительное i//, абсолютное, количество отбираемого пара обозначают соответственно через аIII и DIII. Под относительным количеством пара понимают, количество отбираемого пара, выраженное в долях от всего пара, подаваемого в турбину. Дальнейший подогрев питательной воды осуществляется в деаэраторе. В атмосферном деаэраторе давление p д=1,2 бар, поэтому температура насыщения греющего пара tгн1=104 оC, и, следовательно, питательная вода будет нагреваться от t1 до tд=104оС. Отбор пара для деаэратора у турбин с регулируемым отбором может осуществляться из системы регулируемого отбора. Энтальпия отбираемого пара для деаэратора (iд) определяется из hs- диаграммы в точке В' . Если отбор пара осуществляется через дроссельный клапан, понижающий давление до 1,2 бар, то процесс дросселирования происходит при постоянной энтальпии и энтальпию пара все равно нужно брать в точке В'. Дальнейший подогрев питательной воды осуществляется в подогревателе высокого давления П-1 до температуры tn.B, определенной выше. Температура насыщения греющего пара в подогревателе П-1 будет:  °C (2.7) °CДавление греющего пара определяют по температуре насыщения из таблиц водяного пара и наносят на is- диаграмму в виде изобары р/ отб Точка пересечения изобары р/ отб с линией теплового процесса С/ характеризует состояние пара, отбираемого из турбины при расчете в единицах СИ или из уравнения для подогревателя высокого давления П-1 и имеющего энтальпию i1. Относительное и абсолютное количество отбираемого пара обозначают соответственно через аI и DI. Из уравнения теплового баланса для подогревателя П-1 определяют относительный расход пара [2], кг/c:  (2.8)где i1 — энтальпия конденсата греющего пара; ηп = 0,97 ÷ 0,99 - к. п. д. подогревателя, учитывающий потерю тепла в окружающую среду; с - теплоемкость воды.  3 ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ К вспомогательному оборудованию данной турбоустановки можно отнести следующее: конденсатное устройство, подогреватели системы регенерации, насосы различного назначения, систему регулирования, системы маслоснабжения и защиты. Комплектация вспомогательного оборудования турбины К-210-130-3 указаны в таблице 3.1. Таблица 3.1 - Комплектующее теплообменное оборудование
4 ОПИСАНИЕ ПАРОВОЙ ТУРБОУСТАНОВКИ Паровая турбина типа К-210-130-3 конденсационная, изготовленная на ЛМЗ, одновальная, трехцилиндровая с двумя выхлопами и промежуточным перегревом пара – предназначена для непосредственного привода генератора типа ТГВ-200-МУЗ с водородным охлаждением. Таблица 4.1- Технические данные турбины К-210-130-3
Свежий пар от котла по двум паропроводам 320 мм подводится к двум стопорным клапанам (СК) ЦВД. До клапанов имеется перемычка 175 мм для выравнивания давления между паропроводами. В паровых коробках СК установлены металлические сита, предохраняющие от попадания грата и посторонних предметов в турбину; пройдя СК, пар поступает к четырем регулирующим клапанам (РК). За СК также имеется перемычка 175 мм, позволяющая производить поочередную проверку плотности СК на работающей турбине путем частичного или полного их закрытия. Таблица 4.2 – Характеристики отборов пара
Турбина имеет сопловое парораспределение, каждый из 4-х РК подает пар к одной из сопловых коробок, вваренных в корпус. Сопловые сегменты первой (регулирующей) ступени ЦВД установлены в сопловых коробках. Пройдя регулирующую ступень и одиннадцать промежуточных ступеней давления ЦВД, пар с параметрами 26,3 кгс/см² и температурой 324º С по двум паропроводам «холодным» направляется в промежуточный пароперегреватель котла на (промперегрев), откуда с параметрами: давление 24,1 кгс/см² и температурой 540º С поступает к двум СК ЦСД. Для выравнивания давления между «горячими» нитками паропровода промперегрева предусмотрена перемычка 200 мм. Работа СК ЦСД сблокирована с работой сбросных электрозадвижек. При закрытии СК ЦСД открывается сбросные задвижки и пар направляется в пароприемное устройство (ППУ) конденсатора. При открытии СК ЦСД сбросные задвижки закрываются. Пройдя через два СК ЦСД пар по четырем перепускным трубам поступает к четырем РК ЦСД, которые в отличии от РК ЦВД регулируют расход пара только в диапазоне до 30% номинальной нагрузки. При больших нагрузках РК ЦСД практически полностью открыты и в регулировании мощности не участвуют. После РК пар проходит 11 ступеней ЦСД и с параметрами: давление 1,3 кгс/см² и температура 174 ºС по двум перепускным (ресиверным) трубам 1520 мм направляется в двухпоточный ЦНД. Каждый поток ЦНД состоит из 4-х ступеней. Характерной особенностью проточной части ЦНД является наличие ступени Баумана–третьей ступени, представляющей собой двухъярусную ступень. Из верхнего яруса пар направляется в конденсатор, а из нижнего – в последнюю четвертую ступень. После последних ступеней пар поступает в конденсаторы. К выполненным патрубкам ЦНД приварены конденсаторы, соединяемые между собой уравнительным патрубком. Ротор ЦВД – цельнокованый из хромомолибденовой стали. Диски рабочих колес и полумуфта со стороны РСД откованы заодно с валом. Концевые уплотнения ЦВД изготовлены без насадных втулок: на валу сделаны ступенчатые виточки, а уплотнительные сегменты установлены в обоймах. Так же выполнены и все диафрагменные уплотнения. В диафрагмах установлены надбандажные уплотнения. Нижняя половина и крышка корпуса ЦВД отлиты из хромомолибденованадиевой стали. Корпус одностенный, с вваренными сопловыми коробками. РК ЦВД установлены на его корпусе. Диафрагмы установлены в обоймах. Сегменты всех концевых уплотнений также установлены в обоймах. Корпус ЦВД опирается лапами на корпусы переднего и среднего подшипников и фиксируется по отношению к ним поперечными и вертикальными шпонками. Ротор ЦСД – цельнокованый из хромомолибденовой стали. Ротор имеет 4 насадных диска и 7 откованных заодно с валом. Рабочие лопатки первых 7-ми ступеней РСД имеют ленточные бандажи, а остальные - проволочные связи. Переднее концевое уплотнение ЦСД аналогично концевым уплотнениям ЦВД. Заднее уплотнение ЦСД имеет насадные втулки на роторе. Корпус ЦСД имеет переднюю литую часть из хромомолибденованадиевой стали и выхлопную часть, сваренную из листовой углеродистой стали. РК ЦСД установлены на передней части. Сопловые сегменты первой ступени установлены непосредственно в расточке корпуса, геометрическая форма которого образует кольцевую сопловую камеру. Диафрагмы всех ступеней сварные, кроме последней, которая выполнена литой чугунной со стальными лопатками. Корпус ЦСД таким же образом опирается на корпус среднего подшипника и переднюю выхлопную часть ЦНД; их относительное положение фиксируется вертикальными и поперечными шпонками. Ротор ЦНД – сборный: на вал из хромомолибденовой стали насажены с натягом диски рабочих колес, уплотнительные втулки и полумуфты. Облопачивание не имеет периферийных ленточных бандажей. Для повышения вибрационной надежности лопаточного аппарата используются проволочные связи. Корпус ЦНД состоит из 3-х частей: средней и двух симметричных выхлопных. В средней части установлены две обоймы, в которых закреплены литые диафрагмы первых трех ступеней. Выхлопные части сварные из углеродистой стали, в них располагаются диафрагмы последних ступеней. На крышке корпуса ЦНД размещены предохранительные атмосферные клапана (мембраны), которые открываются при повышении давления в выхлопах до 1,2 кгс/см². Передний и средний подшипники ЦВД опираются на фундаментные рамы. Фикспункт турбины расположен на средней фундаментной раме передней части ЦНД так, что расширение турбины происходит в сторону переднего подшипника, 1 примерно, до 32 мм и в сторону генератора до 3-х мм. Направление движения пара в ЦВД и ЦСД – противоположное. Такое расположение цилиндров позволяет иметь один общий упорный подшипник разгруженного типа. Это достигается тем, что осевые усиления ротора ЦВД и ротора ЦСД противоположно направлены. Положение ротора всей турбины и генератора в осевом направлении фиксируется упорным подшипником, в котором упорный гребень ротора прилегает к 10-ти качающимся колодкам, расположенным по окружности. Между упорным гребнем и баббитовой заливкой колодок образуется масляный клин. Основным назначением упорного подшипника является восприятие осевого усилия ротора турбины, которое возникает из-за того, что на поверхности каждого диска действует перепад давления пара. РВД, РСД, РНД, соединенные в валопровод турбины, опираются на пять опорных подшипников скольжения. Подшипник №2 – опорно-упорный. РВД и РСД имеют три опоры. Все роторы турбины гибкие. РВД и РСД соединенные между собой жесткой муфтой. РСД и РНД соединены муфтой полу гибкого типа, а РНД и РТ соединены жесткой муфтой. Вращение роторов осуществляется по часовой стрелке, смотря со стороны переднего подшипника. Турбина снабжена валоповоротным устройством (ВПУ), установленным на крышке подшипников №5 и №6 и задней части ЦНД и обеспечивающим вращение роторов с частотой 3,4 об/мин для равномерного прогрева при пуске и равномерного остывания при останове турбины. Для сокращения времени прогрева и улучшения условий пуска турбины предусмотрен обогрев фланцев и шпилек ЦВД и ЦСД, путем подачи пара соответственно из линии острого пара на ЦВД и пара промперегрева на ЦСД в обнизки во фланцах горизонтальных разъемов цилиндров. При возникновении относительных укорочений РВД и РСД предусмотрен подвод острого пара на переднее уплотнение роторов. Подача пара на концевые уплотнения ЦВД, ЦСД и ЦНД осуществляется из двух коллекторов «холодного» и «горячего», соединенных между собой перемычкой с разделительной задвижкой. «Горячий» коллектор связан с концевыми уплотнениями ЦВД, передним концевым уплотнением ЦСД. «Холодный» коллектор связан с задним уплотнением ЦСД и с концевыми уплотнениями ЦНД. При пуске турбины из холодного состояния (температура металла ЦВД в зоне паровпуска не выше 150 С) разделительная задвижка между «холодным» и «горячим» коллекторами должна быть открыта. Пар на уплотнения турбины подается из уравнительной линии ДБ-7 с давлением 7 кгс/см² и температурой 150-200 С и с коллектора собственных нужд КСН с давлением 13 кгс/см² и температурой 220-250 С. При пуске турбины из горячего состояния разделительная задвижка между «горячим» и «холодным» коллекторами должна быть закрыта. В данном случае в «холодный» коллектор пар подается из коллектора собственных нужд КСН с давлением 8-13 кгс/см² и температурой 220-250 С. При расходе пара через ЦВД более 200 т/час, что соответствует нагрузке около 60 МВт, концевые уплотнения ЦВД и переднее ЦСД работают по принципу самоуплотнения (без подачи пара на уплотнения в «горячий» коллектор). Разделительная задвижка между «холодным» и «горячим» коллекторами при этом закрыта. Пар на уплотнения ЦНД и заднее ЦСД подается из «холодного» коллектора на всех режимах работы турбины. Из концевых каминных камер уплотнений всех цилиндров паровоздушная смесь отсасывается водоструйным эжектором типа ЭВ-1-230 в сальниковый подогреватель ПС-50-3. Расположение ЦВД и ЦСД паровпуском друг другу обеспечило возможность управления регулирующими клапанами ЦВД и ЦСД одним сервомотором: порядок открытия РК выбран таким, что первыми начинают открываться РК ЦСД и по мере их открытия примерно на 50% начинают открываться клапана ЦВД. Последовательность открытия РК ЦВД установлена такой, что первыми открываются одновременно РК подводящие пар к верхним сопловым коробкам, после чего открываются последовательно РК, подводящие пар к сопловым коробкам. Если встать спереди лицом к турбине, то первый левый верхний РК № 1, верхний правый РК № 2, нижний правый РК № 3, нижний левый РК № 4. После РК № 1 пар подводится 8 – ми соплам, после РК № 2 –к 14-ти, после РК-№ 3 – к 7-ми и после РК № 4 –12-ти соплам. РК № 1 ЦВД выполнен с проходным сечением Dу-125, остальные три клапана Ду-150 мм. РК ЦСД при работе турбины под нагрузкой полностью открыты и поэтому не участвует в регулировании нагрузки. Назначение их сводится к тому, чтобы обеспечить удержание турбины на холостом ходу после сброса нагрузки и не допустить разгона за счет большого количества пара, аккумулированного в контуре вторичного перегрева. 5 КОНСТРУКЦИЯ И РЕМОНТ ИСПАРИТЕЛЕЙ Испарительные установки служат для восполнения потерь конденсата на электростанциях [72]. Испаритель представляет собой поверхностный теплообменник, где испаряется вода, образуя вторичный пар, конденсат которого (дистиллят) восполняет потери рабочего тела в паросиловом цикле. Получаемый дистиллят почти свободен от примесей и по качеству близок к конденсату турбин. Қипящая вода (концентрат) вследствие упаривания имеет очень высокое солесодеркание, во много раз превосходящее солесодержание исходной воды. Нагрев и испарение воды в испарителе осуществляются за счет тепла пара, поступающего из отбора турбины (первичный пар). Қонденсация вторичного пара производится в специальных поверхностных теплообменниках, включенных в тепловую схему турбины и охлаждаемых основным конденсатом. Такой теплообменник называется конденсатором испарителя. Несмотря на то, что тепло, затраченное на парообразование исходной воды в испарителе, за исключением потери рассеяния, полностью возвращается в цикл в конденсаторе испарительной установки, здесь имеет место энергетическая потеря, обусловленная теплопередачей через стенку при определенном температурном напоре (10-25°C). Вследствие этого вторичный пар имеет более низкое давление по сравнению с первичным. 5.1 Конструкция, принцип действия испарителя На листе 3 показана типовая конструкция испарителя поверхностного типа. Основными элементами конструкции являются корпус, греющая секция, водораспределительные устройства, паропромывочные устройства и жалюзийный сепаратор. Греющая секция представляет собой цилиндрическую обечайку закрытую с верху и с низу трубными досками, в которые вварены (или завальцованы) стальные трубки. При работе испарителя греющий пар поступает в межтрубное пространство греющей секции, где он конденсируется на наружных поверхностях трубок. Конденсат пара стекает по трубкам на нижнюю трубную доску греющей секции и отводится из нее. Питательная вода (химически очищенная и деаэрированная) поступает в водораспределительное устройство над дырчатым паропромывочным листом, откуда по опускным трубам сливается в нижнюю часть корпуса и заполняет трубки греющей секции и корпус, до высоты несколько превышающей высоту установки греющей секции. При передаче тепла от конденсирующегося пара через стенки трубок греющей секции находящаяся в трубках вода нагревается до образования пароводяной смеси. Пароводяная смесь, образующаяся в трубках, поднимается вверх, а на ее место в трубки поступает вода из пространства между корпусом испарителя и корпусом греющей секции. Движение воды и пароводяной смеси обусловлено разностью их плотностей. Другими словами в контуре трубки греющей секции - пространство между греющей секцией и корпусом происходит естественная циркуляция воды и пароводяной смеси. На выходе из трубок греющей секции пароводяная смесь разделяется на пар и воду. Вода через щель между корпусом испарителя и корпусом греющей секции сливается в нижнюю часть корпуса и смешивается с водой поступающей из опускных труб. Пар, выходящий из трубок греющей секции, проходит через слой воды над ней и поступает в объем между слоем воды над греющей секцией и паропромывочным дырчатым листом. Здесь происходит гравитационная сепарация пара (крупные капли воды, уносимые паром, падают вниз). Далее пар проходит через отверстия дырчатого листа и слой воды над ним. При этом происходит промывка пара, в процессе которой капли влаги, уносимые паром, переходят в слой промывочной воды. В жалюзийном сепараторе происходит удаление оставшейся в паре влаги за счет центробежных сил и сил гравитации. После жалюзийного сепаратора пар отводится из испарителя в конденсатор, откуда в виде конденсата поступает в деаэратор как добавочная вода цикла. В процессе конденсации греющего пара в греющей секции происходит образование углекислоты, наличие которой ухудшает условия теплообмена и вызывает коррозию трубок греющей секции. Отвод неконденсирующихся газов из корпуса греющей секции производится по специальному трубопроводу в паровой объем испарителя, откуда они вместе с вторичным паром поступают в конденсатор испарителя. Из конденсатора испарителя неконденсирующиеся газы отводятся в конденсатор турбины. Одним из важных факторов, определяющих эффективную работу испарителя, является поддержание постоянным на заданном уровне слоя воды над греющей секцией. Сложность поддержания и регулирования этого уровня вызвана тем, что в этом слое имеет место интенсивный барбатаж воды выходящим из трубок греющей секции паром и получение достоверного весового уровня в качестве импульса для регулятора подачи питательной воды является весьма затрудненным. Для испарителей с высотой греющей секции, не превышающей 3 м, оказалось возможным применение схемы регулирования. Импульсом уровня слоя в этой схеме является высота столба жидкости в относительно спокойной зоне свободной от парообразующих трубок греющей секции. Паровой импульс уравнительного сосуда соединяется с паровым объемом испарителя до паропромывочного дырчатого листа. Воздействие регулятора уровня производится на клапан подачи воды на паропромывочный дырчатый лист. Регулирование уровня конденсата греющего пара в греющей секции производится регулятором уровня с воздействием на клапан установленный на трубопроводе отвода конденсата из испарителя. 5.2 Основные неполадки и ремонт испарителя Ремонт испарителя заключается, главным образом, в его чистке от накипи и через определенные промежутки времени в опрессовке для проверки и устранения пропусков пара в водяное пространство. Неполадки которые могут возникнуть в испарителях: - недостаточный нагрев воды в подогревателе; - повышенная величина недогрева; - высокий уровень конденсата; - низкий уровень конденсата (отсутствия уровня); - гидравлические удары в подводящих паропроводах; - увеличение гидравлического сопротивления подогревателя; - частые поломки водяных труб, образование течей; - вибрация корпуса подогревателя. Наиболее удобными для ремонта являются секционные испарители, секционность испарителя позволяет свести до минимума время его простоя на чистку, так как оно определяется только временем, необходимым для замены загрязненной секции на запасную, вычищенную заранее. Очистка трубок от накипи до выемки секции производится путем спуска воды из корпуса испарителя и пуска через специальную разбрызгивающую трубу холодной воды на всю поверхность трубной секции; при этом, поскольку трубки нагреты, накипь растрескивается, отскакивает с поверхности трубок и затем удаляется из нижней части корпуса испарителя. При вынутой секции накипь с трубок удаляется обстукиванием поверхности небольшими молоточками или путем соскабливания цепью, охватывающей трубку и передвигаемой вдоль нее. Чистка испарителей производится также химическим способом с применением в качестве реактива соляной кислоты. Этот способ дает эффект в отношении ускорения и хорошего качества очистки только при применении циркуляции раствора реактива с помощью специального передвижного насоса. Во избежание разъедания поверхностей испарителя соляной кислотой очень важно правильно выбрать крепость раствора в зависимости от толщины и характера накипи; обычно крепость раствора должна устанавливаться химической лабораторией электростанции, но при всех условиях крепость раствора не должна превышать 5%. Продолжительность циркуляции раствора в каждом отдельном случае определяется опытным путем в зависимости от быстроты растворения накипи. После чистки и спуска раствора необходимо тщательно промыть испаритель чистой водой с применением той же циркуляции и со сменой воды несколько раз, до установления полного отсутствия в ней следов соляной кислоты. 5.3 ПТБ при обслуживании испарителя - При эксплуатации испарительных установок необходимо соблюдать требования производственных инструкций и инструкций заводов-изготовителей. - При работе атмосферных испарителей необходимо один-два раза в смену очищать теплообменные поверхности капроновой щеткой от инея; при непрерывной работе своевременно отключать поочередно испарители на естественный или принудительный отогрев, не допуская чрезмерного обмерзания теплообменных поверхностей. Использование других инструментов для очистки панелей не допускается. - При длительной остановке испарительных установок с теплоносителем (горячая вода), размещенных на открытом воздухе, необходимо освобождать их от воды, чтобы исключить ее замерзание. - Для удаления твердых отложений с внутренней поверхности испарителей методом циркуляции растворителя должны применяться передвижные установки. Периодичность и параметры этого процесса должны быть приведены в технологическом регламенте объекта. - Техническое обслуживание газопроводов испарителей включает в себя ежесменный осмотр и техническое обследование один раз в 5 лет. - Техническое обслуживание измерительных приборов и средств автоматики испарителей выполняется по нормам и срокам эксплуатационных инструкций заводов-изготовителей, но не реже одного раза в 2 года. - Эксплуатация испарителей запрещается в следующих случаях: - при повышении или понижении давления жидкой или паровой фаз выше или ниже установленных норм; - при неисправности предохранительных клапанов; - при неисправности КИПиА или их отсутствии (если они предусмотрены проектом); - при истечении срока аттестации КИПиА и предохранительных клапанов; - при неполном количестве или неисправности крепежных деталей; - при обнаружении утечки СПГ и ПГ, а также нарушении целостности конструкции испарителя. 6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТУРБОУСТАНОВКИ Определение технико-экономические показатели для турбинной установки со следующими исходными данными: 1. рабочее топливо каменный уголь с теплотой сгорания | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||