РГР. Тема Назначение, классификация и принципиальная схема турбоустановки
 Скачать 338 Kb.
|
|
Тема 5. Основные узлы и конструкция паровой турбины Перечислите основные части и детали паровой турбины. Дать характеристику каждому элементу турбины Паровая турбина состоит из двух основных элементов: ротора – совокупности всех вращающихся частей; и статора – совокупности неподвижных частей. В силу схожести термодинамических и физических процессов, протекающих в газовых и паровых турбинах (двойное преобразование энергии газа (пара) в механическую энергию вращения ротора), эти типы двигателей имеют схожие конструктивные узлы. Но условия работы газовых и паровых турбин и физические свойства рабочих тел значительно отличаются, что приводит к различию конструктивного исполнения проточных частей и отдельных узлов этих типов двигателей. Конструктивные узлы паровых турбин более разнообразны, чем у газотурбинных двигателей. Концы ротора турбины опираются на подшипники и уплотняются лабиринтовыми уплотнениями. Подшипники (опорные и упорный) обеспечивают вращение ротора турбины, фиксируют его в радиальном и осевом направлениях, а также воспринимают вес ротора и силы, действующие на ротор при работе паровой турбины. Часто упорный подшипник совмещается с одним из опорных, образуя единую конструкцию – опорно-упорный подшипник. Корпус турбины изготавливается литым из стали и должен выдерживать давления и темепратуры пара, работающего в проточной части турбины. Для обеспечения сборки турбины, корпус обычно имеет горизонтальный разъем. Снаружи корпус турбины покрывают слоем тепловой изоляции. Для обеспечения подвода пара к сопловому аппарату на корпусе турбины располагают блок регулирования, состоящий из сопловых, байпасных клапанов (клапана заднего хода – для однокорпусной турбины) и их сервоприводов. Корпус опирается на судовой фундамент через опоры – носовую и кормовую. Предназначение валоповоротного устройства Валоповоротное устройство предназначено для вращения зубчатой передачи и роторов турбин при неработающем двигателе. Состоит из электрического, механического или любого другого привода, а также блокиратора, который при включенном устройстве исключает возможность запуска основного двигателя корабля. Какие способы парораспределения вы знаете и каковы их особенности? Различают дроссельное, сопловое и обводное парораспределение. Дроссельное парораспределение. В этом случае весь расход пара, подводимого к турбине, регулируется одним или несколькими одновременно открывающимися клапанами. После клапанов пар поступает в общую для всех них решетку с полным подводом. Сопловое парораспределение. В этом случае пар протекает через несколько регулирующих клапанов, каждый из которых подводит его к индивидуальному сопловому сегмент. Обводное (байпасное) парораспределение. Внешнее обводное парораспределение чаще всего применяют вместе с дроссельным. Расход пара через обведенные ступени (до камеры перегрузки, где давление рх) будет максимален при полностью открытом основном клапане и закрытом обводном клапане. По мере открытия клапана расход пара через турбину увеличивается, давления в ее ступенях повышаются, и соответственно увеличивается мощность турбины. При полностью открытом обводном клапане мощность турбины достигает максимального значения — предельного по условиям надежности ее работы. При таком режиме работы турбины расход пара через нее максимален, а через ступени до камеры перегрузки — минимален. Дать определение удельному объему пара Удельный объем, то есть объем 1 кг пара, при давлении 1 ата для сухого насыщенного пара равен 1,425 м3, то есть в 1725 раз больше объема 1 килограмма воды. Преобразование потока пара в турбиной ступени Поток пара, вышедший со скоростью с, из сопловой решетки, проходит зазор, отделяющий неподвижные сопловые лопатки от рабочих, и вступает в каналы рабочей решетки. При обтекании рабочей решетки пар в общем случае дополнительно расширяется от давления р в зазоре между сопловой и рабочей решеткой до давления р2 за рабочими лопатками. Одновременно поток пара в рабочей решетке меняет направление. При этом происходит передача кинетической энергии потока рабочим лопаткам ступени. Располагаемых теплоперепадов сопловой и рабочей решеток, или, что почти то же самое, располагаемый теплоперепад ступени может быть взят по изоэнтропе между давлениями р0 и р2. В действительном процессе из-за потерь расширение в рабочей решетке происходит при возрастающей энтропии, так что состояние пара при выходе из рабочей решетки. Из каких основных элементов состоит турбинная ступень? Под турбинной ступенью понимается совокупность неподвижного ряда сопловых лопаток и подвижного ряда рабочих лопаток. Сопловые решётки крепятся в неподвижной диафрагме. В каждой решетки лопатки одинаковы, установлены под одним и тем же углом и расположены относительно друг друга на одинаковом расстоянии. Все турбинные решетки – кольцевые. Профили решеток образуют каналы различной формы (сужающиеся, расширяющиеся и постоянного сечения). Передняя часть профиля называется входной кромкой, выходная – выходной кромкой. Выпуклая поверхность профиля называется спинкой или стороной разряжения, вогнутая поверхность – корытцем или стороной давления. Диафрагма представляет собой пластину, состоящую из двух половин; она разделяет области двух давлений и должна быть очень жёсткой. Рабочие лопатки закрепляются на дисках, которые потом насаживают на вал. В каналах сопловых лопаток происходит ускорение потока пара или газа, а в рабочих лопатках энергия движущегося пара или газа преобразуется в механическую работу вращения ротора турбины. Отличие течения пара в конфузорном и диффузорном каналах. Конфузорными называются такие течения в каналах, когда скорость рабочего тела на выходе становится больше, чем скорость на входе. Диффузорными называются течения, в которых скорость рабочего тела уменьшается в направлении потока. Диффузорами называются каналы,в которых происходит повышение давления газа, а в конфузоре происходит снижение давления газа. Тема 6. Турбины для комбинированной выработки теплоты и электрической энергии По какому графику происходит работа турбин с противодавлением? Для турбин с противодавлением характерен режим работы по тепловому графику, когда расход отработавшего пара определяется тепловым потребителем. Чем определяется расход пара в противодавленческой турбине? Чтобы работа турбины была возможна необходимо, чтобы соблюдалось одно главное условие — наличие разности в давлениях между рабочими лопатками и сопловым аппаратом. В современных энергетических системах турбины с противодавлением работают не отдельно от конденсационных, а параллельно с ними. В этом случае турбина противодавления вырабатывает то количество энергии, которое определяется расходом пара. Нет необходимости устанавливать на одном объекте конденсационные турбины, достаточно, чтобы оба вида агрегатов были включены в единую сеть. К сожалению, мощность турбины с противодавлением определена нагрузкой потребителя, что существенно ограничивает область их использования. От чего зависит мощность у турбин типа Р? Мощность турбины будет зависеть от расхода пара у потребителя. Регулятор скорости при этом выводится в соответствующее положение номинальной мощности. Для чего предназначены конденсационные 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. Особенности турбин с регулируемым отбором пара 1. В зависимости от тепловой нагрузки возможны конденсационные и теплофикационные режимы. Для теплофикационного режима в зависимости от тепловой нагрузки турбина может работать по тепловому или электрическому графикам. В первом случае регулирующие органы ЧНД находятся в неподвижном состоянии, а изменение нагрузки теплового потребителя и мощности турбины обеспечивается органами парораспределения ЧВД. При этом возможен режим, когда регулирующие органы ЧНД закрыты и весь пар направляется тепловому потребителю. В ЧНД для охлаждения ее корпуса и ротора направляется только вентиляционный расход пара. На режимах работы по электрическому графику регулирующие органы ЧНД могут иметь произвольную степень открытия. 2. Для предотвращения аварийных ситуаций на паропроводе, связанном с камерой регулируемого отбора, устанавливается предохранительный клапан. Кроме него, из-за большого объема паропровода для предотвращения обратного пропуска пара в турбину при ее аварийном останове обязательно устанавливаются обратные клапаны. 3. В турбинах с регулируемым отбором водяного пара из-за многообразия режимов применяется сопловое парораспределение. Какие режимы у турбин с регулируемыми отборам пара вы знаете? 1) чисто конденсационный, когда Dт=0; Dо=Dк.о=Dк, если не учитывать регенеративных отборов; 2) противодавленченский, когда Dо=Dт; Dк=0. Для чего предназначены турбины с противодавлением и двумя регулируемыми отборами пара? В тех случаях, когда необходимо одновременно снабжать тепловых потребителей паром двух различных давлений, например для отопительных и промышленных целей, на ТЭЦ могут быть установлены турбины ПР с отбором и противодавлением или турбины ПТ с двумя регулируемыми отборами. Предназначение теплофикационных турбин с двумя отопительными отборами пара Современные теплофикационные турбины мощностью 50 МВт и выше имеют два отопительных регулируемых отбора пара для ступенчатого подогрева сетевой воды, осуществляемого в нескольких последовательно расположенных подогревателях. Необходимое давление отбираемого пара определяется температурой воды на выходе из каждой ступени подогрева. Для чего применяют встроенные пучки в телофикационных турбинах? Современные теплофикационные турбины позволяют на некоторых режимах полностью исключить потери тепла с охлаждающей водой, т.е. они становятся вровень с противодавленческими турбинами. Для этих целей пов-ть конденсаторов выделяют в спец. теплофикационный пучок. Примерно пов-ть встроенного пучка занимает около 15% от общей пов-ти конденсатора. Как влияют конечные и начальные параметры пара на экономичность ПТУ? Правильный выбор параметров для паротурбинного цикла во многом определяет надежность, экономичность и маневренность работы установок. Применение повышенных начальных параметров пара у турбин с малым расходом пара D0≤ 20 кг/с неэкономично, т.к. при этом рабочие лопатки в первых ступенях имеют высоты из-за низких удельных объёмов пара. Влияние конечного давления рк. Уменьшение давления отработавшего в турбине пара при неизменных начальных его параметрах вызывает понижение температуры конденсации и, следовательно, температурыТк,. Поэтому повышается как располагаемый теплоперепад турбиныН0, так и термический КПД цикла. Предел понижения давленияркопределяется соответствующей ему температурой насыщения. Тема 7. Системы маслоснабжения паровых турбин Каково назначение системы маслоснабжения? Система маслоснабжения турбоагрегатов представляет собой совокупность устройств, предназначенных для подачи смазочного масла к подшипниковым узлам турбомашин и в систему регулирования; контроля и поддержания его температуры (охлаждения и подогрева); очистки и т.д. Маслосистема―неотъемлемый элемент турбоагрегата, во многом определяющий его надежность и безаварийную работу. К каким элементам турбины подается масло? Масло из маслобака масляными насосами прокачивается через группу маслоохладителей и направляется на смазку подшипников турбины и на уплотнение вала генератора. Из подшипников масло подается в маслобак, в котором устанавливаются очистительные устройства в виде фильтрующих сеток, приспособления для интенсификации выделения воздуха из масла и др. Отсос паров масла из маслобака производится с помощью вентиляторов. Во время пуска турбоагрегата используются резервные маслонасосы. Для чего служат системы автоматического регулирования? Системы автоматического регулирования (САР) применяются для регулирования отдельных параметров (температура, давление, уровень, расход и т. д.) в объекте управления. В современных системах автоматического управления (САУ) системы автоматического регулирования являются подсистемами САУ и их применяют для регулирования различных параметров при управлении объектом или процессом. Что называется кратностью циркуляции масла и как влияет кратность на срок его службы? Кратность циркуляции — отношение часовой подачи масла нагнетающим насосом к его количеству в системе смазки. Оптимальная кратность циркуляции, обеспечивающая максимальную долговечность масла, составляет при водяном охлаждении поршней не более 10 1/ч, при охлаждении поршней маслом от общей циркуляционной системы 5—7 1/ч. Уменьшение кратности циркуляции в два раза увеличивает срок старения масла в три-четыре раза. Чем больше кратность циркуляции масла в системе смазки, тем скорее оно окисляется и загрязняется. В установках малой мощности масло прокачивается через систему до 30 раз в 1 ч. Какое оборудование входит в масляную систему турбоустановки? В систему приема, хранения и регенерации масла турбоагрегата входят главные и вспомогательные маслонасосы, масляный бак, маслоохладители, а также элементы защиты, блокировки и контроля маслосистемы. Для какой цели служит вспомогательный масляный насос? Вспомогательный масляный насос предназначается для смазки подшипников и для подачи масла в систему регулирования во время пуска, остановки турбины и вращения роторов валоповоротным устройством, когда главный масляный насос не создает необходимого давления и производительности из-замалых оборотов турбины. Почему нагреватся масло в подшипниках турбины и каким образом охлаждается масло? В трущихся элементах турбины выделяется большое количество тепла. Сама ось нагнетателя нагревается от контакта с разогретым турбинным колесом, нагрев еще более усиливается в результате высокой частоты вращения и возникающего трения. Во время работы ДВС масло активно подается к подшипникам, охлаждая их. Если мотор сразу заглушить после серьезных нагрузок на двигатель, тогда нагретая ось остановится практически сразу после остановки двигателя. Подача масла к подшипникам сразу прекращается, а сам вал и подшипники усиленно нагреваются от раскаленного колеса турбины. Сильный нагрев приводит к тому, что масло в турбине начинает закоксовываться. Тема 8. Конденсационные установки паровых турбин и их эксплуатация. В чем заключается разница между поверхностными и смешивающими конденсаторами? В смешивающих конденсаторах водяной пар непосредственно соприкасается с охлаждающей водой, а в поверхностных пары рабочего тела отделены стенкой от охлаждающего теплоносителя. Что называется «предельным вакуумом»? Предельным вакуумом называют минимальное остаточное давление, которое может быть создано в герметичной вакуумной системе. Предельный вакуум. определяется равновесием между количеством газа, удаляемым насосом, и количеством газа, возвращающимся из насоса в систему. В каких случаях приходится прибегать к устройству градирни? Градирня – это промышленная установка, предназначенная для охлаждения оборотной воды, используемой для отведения тепла от технологического оборудования в системах оборотного водоснабжения. Градирни применяют на промышленных предприятиях, атомных электростанциях и ТЭЦ для охлаждения технологического оборудования. Что называется переохлаждением конденсата, почему оно происходит, в чем заключается его вредное влияние на установку? Следствием понижения парциального давления и температуры насыщенного пара из-за наличия воздуха и парового сопротивления конденсатора является переохлаждение конденсата, под которым понимают разность температуры насыщенного пара tп при давлении паровоздушной смеси рк на входе в конденсатор и температуры конденсата tк при выходе из конденсатора tк = tп – tк. Переохлаждение конденсата приводит к потере теплоты, затрачиваемой на нагрев конденсата, а главное – сопровождается возрастанием количества растворённого в конденсате кислорода, вызывающего коррозию трубной системы регенеративного подогрева питательной воды котла. Переохлаждение конденсата приводит к заметному снижению экономичности установки, так как с переохлаждением конденсата увеличивается количество тепла, передаваемое в конденсаторе охлаждающей воде. Увеличение переохлаждения конденсата на 1°С вызывает перерасход топлива в установках без регенеративного подогрева питательной воды на 0,5%. При регенеративном подогреве питательной воды перерасход топлива в установке получается несколько меньший. Переохлаждение конденсата приводит к заметному снижению экономичности установки, так как с переохлаждением конденсата увеличивается количество тепла, передаваемое в конденсаторе охлаждающей воде. Почему углубляется вакуум в конденсаторе при снижении нагрузки турбины? При уменьшении нагрузки турбины уменьшается подача конденсата в конденсатор, снижается давление в конденсатосбор-нике и на входе в насос. Новой подаче ( Q2) соответствует новая рабочая точка. На чем основана выгодность применения регенеративного цикла? Выгодность применения регенеративного цикла основана на том, что теплота отбираемого пара (количество которого составляет от 10 до 30% общего расхода пара) используется полностью, включая теплоту конденсации. Какие требования предьявляются к фундаменту турбинной установки? В турбостроении используют два вида фундаментов: рамные и монолитные. При достаточной жесткости всех элементов фундамента плита не будет деформироваться, исключая неодинаковость смещений опор турбоагрегата и появления вибрации, и приводить к быстрому износу подшипников и уплотнений. При достаточной жесткости всех элементов фундамента плита не будет деформироваться, исключая неодинаковость смещений опор турбоагрегата и появления вибрации, и приводить к быстрому износу подшипников и уплотнений. Применяют монолитные фундаменты для некоторых тихоходных турбин, масса и габариты которых не позволяют выполнить фундамент с необходимой жесткостью. Какие системы водоснабжения паротурбинных установок вы знаете? Системы водоснабжения могут быть различного типа: прямоточные, оборотные (циркуляционные) и смешанные (прямоточно-оборотные) с различными устройствами для охлаждения воды: пруды, градирни, брызгальные бассейны. Эксплуатация системы водоснабжения электростанции производится в соответствии с местной эксплуатационной инструкцией, в которой устанавливаются режимы эксплуатации, объем контроля и наблюдения за системой, а также сроки очистки и ремонта сооружений. Какое давление необходимо поддерживать в конденсаторе? Внутреннее давление в паровом пространстве конденсатора ни при каких обстоятельствах не должно превышать 1,2–1,5 ата, так как ни корпус конденсатора, ни выхлопной патрубок турбины не рассчитаны на большее внутреннее давление. |