Расчет ПТ часть1-2. Расчет паровой конденсационной турбины
Скачать 203.88 Kb.
|
Расчет паровой конденсационной турбины Исходные данные:
Часть 1. Выбор конструкции турбины Для паровых конденсационных турбин мощностью до 60 МВт может быть принята однопоточная однокорпусная конструкция. 1. Потери давления в стопорном и регулирующем клапанах 2. Давление пара на входе в ступень турбины МПа 3. Энтальпия и энтропия пара перед ступенью (на входе), определяют по hs-диаграмме по известным начальным давлению и температуре3394 кДж/кг; 6,6 кДж/(кгК) 4. Строится изоэнтропийный процесс расширения пара в hs-диаграмме (рис.1а) и определяется энтальпия пара на выходе из турбины при изоэнтропийном процессе расширения кДж/кг 5. Располагаемый теплоперепад на турбину кДж/кг 6. Предварительное определение количества ступеней турбины 6.1. Справочные материалы рекомендуют принимать следующие значения теплоперепада на разные ступени турбины: для двухвенечной ступени скорости – 100…250 кДж/кг; для активных ступеней средних давлений – 40…50 кДж/кг; для последних ступеней турбины, работающих, как правило, в зоне влажного пара – 70…120 кДж/кг. В двух последних случаях большие значения – для меньших давлений. 6.2. Принимается теплоперепад для ступеней турбины Для регулирующей ступени скорости – 203 кДж/кг. Для активных (остальных) ступеней – 61кДж/кг. 6.3. Предварительная оценка числа ступеней шт z=Z+1=20 шт
7. Схема турбины В творческом процессе на основании разных технических рекомендаций, опыта проектирования, турбин-прототипов, инженерной интуиции определяют схему проточной части турбины с учетом нерегулируемых отборов, системы регенерации, необходимой (заданной) температуры питательной воды и давлении в конденсаторе. При определении нерегулируемых отборов можно пользоваться следующими рекомендациями:
Для заданных условий определяем схему регенерации, рис.2; параметры основного конденсата и питательной воды; параметры в отборах, табл.1. Следует учесть, что для конденсатора температура насыщения (при заданном в настоящем примере давлении конденсации) составит На hs-диаграмме (рис.1а) отмечают давления нерегулируемых отборов, и по диаграмме определяют теплоперепады между нерегулируемыми отборами при изоэнтропийном (для заданных в примере условий s0=6,6 кДж/кгК) процессе расширения. Рис.2. Схема регенерации с указанием параметров отборов Затем уточняют число ступеней между отборами. Следует помнить о плавности расширения проточной части турбины (обусловливает постепенное увеличение теплоперепада на каждую последующую группу ступеней) и о наличии после последнего отбора группы ступеней. Результаты сводят в таблицу, табл.1. Таблица 1 Характеристики отборов и число ступеней
Уточняют число ступеней – z = 20 шт. Схема проточной части турбины представлена на рис.3. Рис.3. Схема проточной части турбины с отборами 8. Проводят сравнение схемы, параметров в отборах и других характеристик с известными аналогами. 9. Определение доли пара на регенерацию в отборах и на турбину в целом Количество пара на регенерацию определяют в рамках подробного расчета тепловой схемы энергоблока. Обычно доля такого пара не превышает 25…35% от общего расхода пара в голову турбины. В нашем случае расчет тепловой схемы не ведётся, поэтому допустимо задать эту величину на основании широко известных данных различных заводов изготовителей паровых турбин с учетом следующих соображений
Таким образом принято – пар на регенерацию составляет 30% от всего потока пара в голову турбины, или 0,3 от. ед. 10. Предварительный расход пара на турбину определяют на основании уравнения энергетического баланса Здесь m=1,2…1,25 – учитывает недовыработку теплотой электроэнергии в R-системе (большие значения для турбин с развитой системой регенерации); 0i – внутренний относительный КПД турбины (в первом приближении принимают на уровне 0,8…0,9). Расходы пара в отборах определены с учетом рекомендаций п.п.9-10 и сведены в таблицу 2. Таблица 2 Расходы пара в отборах
Часть 2. Предварительная оценка экономичности турбины 1. Коэффициент полезного действия двухвенечной регулирующей ступени Здесь – поправочный коэффициент, рис.4 (для первого приближения считаем, что , откуда следует ); D – расход пара через ступень (D=G0=70,18 кг/с); р0 – давление перед соплами (см. часть 1, п.2, р0=10,56106 Па); v0 – удельный объем перед соплами (по hs-диаграмме, таблицам состояния воды и водяного пара или программе WSPro, v0=0,03147 м3/кг). 2. Коэффициент полезного действия отсека (турбины) В этом выражении: 2.1. Средний расход пара через отсек (под отсеком понимают часть турбины или турбину в целом в зависимости от задачи, в данном случае – вся турбина без ступени скорости) кг/с Здесь и далее индекс «1» соответствует входной характеристике, а индекс «2» выходной. Рис.4. Поправочный коэффициент на отклонение отношения скоростей от оптимального значения 2.2. Средний удельный объем пара в отсеке 2.3. Располагаемый теплоперепад в отсеке 2.4. Потери с выходной скоростью Р Здесь z– число ступеней в отсеке; 1=10…40 – угол выхода пара из сопл последней ступени (в первом приближении – меньшие значения для меньшего количества ступеней). 3. Строим новый процесс расширения пара в турбине (рис.1.б), где учитываем потерю в ступени скорости и потерю в остальной турбине и уточняем схему проточной части, рис.3. Процесс расширения пара пересекает линию насыщения. Это означает, что часть ступеней турбины, работающая в зоне влажного пара имеет ухудшенные характеристики, что обусловит более пологий угол наклона процесса расширения в этой части турбины, рис.1.в. На схеме проточной части отмечают зону ступеней, работающих во влажном паре. При таком условном разделении турбины на отсеки необходимо учесть наличие нерегулируемого отбора, который может совпадать с началом процесса насыщения, а начало отсека может находиться как выше линии насыщения, так и ниже неё. Для данного примера 10 первых ступеней работают в зоне перегретого пара, а 10 последних ступеней представляют собой (с достаточной степенью условности) влажнопаровой отсек турбины. При построении процесса расширения в общем случае определяют теплоперепады и другие термодинамические параметры в разных точках процесса. 3.1. Для ступени скорости Принято ; рассчитано . Тогда потеря в ступени составит
3.3. Энтальпия пара на входе в отсек турбины (за ступенью скорости), кДж/кг
3.6. Энтальпия пара на выходе из отсека турбины в реальном процессе расширения (с учетом потерь), кДж/кг 4. Уточняем внутренний относительный КПД отсеков турбины, работающих в условиях перегретого и влажного пара. 4.1. Внутренний относительный КПД отсека перегретого пара (2…10-я ступени) В этом выражении: 4.1.1. Средний расход пара через отсек 4.1.2. Средний удельный объем пара в отсеке 4.1.3. Располагаемый теплоперепад в отсеке 4.2. Внутренний относительный КПД отсека влажного пара (11…20-я ступени) Здесь =578 кДж/кг – располагаемый теплоперепад в отсеке; =0,053– относительные потери с выходной скоростью (п.2.4, часть 2); – относительная потеря от влажности пара 5. Строят реальный процесс расширения пара в hs-диаграмме с учетом потерь в ступени скорости и в отсеках, работающих на перегретом и влажном паре, рис.1, в При построении процесса расширения (аналогично п.3 данной части) определяют (при помощи hs-диаграммы, термодинамических таблиц или программы WSPro) теплоперепады и другие термодинамические параметры в разных точках процесса. 5.1. Некоторые параметры для отсека, работающего на сухом паре – располагаемый теплоперепад отсека; – внутренний относительный КПД отсека; кДж/кг – потеря теплоты в отсеке; кДж/кг - использованный теплоперепад в отсеке; , кДж/кг – энтальпия пара на выходе из отсека (входе во влажнопаровой отсек) 5.2. Некоторые параметры для отсека, работающего на влажном паре кДж/кг – располагаемый теплоперепад отсека; – внутренний относительный КПД отсека; кДж/кг – потеря теплоты в отсеке; , кДж/кг – энтальпия пара на выходе из отсека (входе во влажнопаровой отсек) Энтропия на входе в отсек Энтальпия в конце изоэнтропийного процесса расширения, кДж/кг Энтальпия в конце реального процесса расширения, мкДж/кг Использованный теплоперепад в отсеке кДж/кг. 6. Использованный теплоперепад турбины кДж/кг 7. Внутренний относительный КПД турбины 8. Уточнённый расход пара на турбину что > 70,18 (расчет по п.10, часть 1) более, чем на 3%. Следовательно необходимо уточнить расходы пара в нерегулируемых отборах, табл.3. Таблица 3 Уточненные расходы пара в R-отборах
|