- •30. Обзор развития паротурбостроения
- •31. Основные узлы и конструкция паровой турбины
- •32. Тепловой цикл турбинной установки
- •33. Классификация кпд турбоуст-ки
- •34. Влияние давления свежего пара
- •36. Влияние конечного давления.
- •37. Промежуточный перегрев пара
- •40. Классификация турбин
- •35. Влияние температуры пара.
- •38. Регенеративный подогрев пит воды
- •39. Принципиальные тепловые схемы современных паротурбинных установок
30. Обзор развития паротурбостроения
Первый прототип аксиальной одноступенчатой активной турбины с расширяющимися соплами был предложен в 1883 шведским инженером Густавом Лавалем. В этой турбине расширение пара происходило только в сопловой решетке одной ступени от нач-го до кон-го давл-ия, что обусловливало очень высокие ск-ти истечения пара из сопловых каналов. Самые малые из турбин Лаваля (диаметр диска 100 мм, мощ-ть около 2,5 кВт) имели частоту вращения 500 об/с. Мощ-ть наибольшей из построенных Лавалем турбин не превышала 500 кВт. К тому же эти турбины имели очень низкий КПД.
В 1884 англ инженер Чарльз Парсонс предложил многоступенчатую реактивную турбину, расширение пара в к-ой происходило не в одной, а в ряде следующих друг за другом ступеней, причем не только в сопловых (неподвижных), но и в рабочих (вращающихся) решетках, благодаря чему стала возможна работа машины со значительно меньшими, чем в турбине Лаваля, ск-тями пара на выходе из сопловых решеток и соот-но с меньшими окружными ск-тями рабочих лопаток.
В конце 19в. в связи с развитием эл машин и широким внедрением эл-эн развитие паротурбостроения пошло быстрыми темпами. Первые паровые турбины в России начали выпускать в 1907 на Ленинградском металлич-ом заводе (ЛМЗ).
Схематический разрез одноступенчатой активной турбины: 1–вал; 2-диск; 3-рабочие лопатки; 4-сопловая решетка; 5-корпус; 6-выпускной патрубок.
Первая советская паровая турбина была построена в 1924 ЛМЗ. Она была рассчитана на нач параметры пара 1,1 МПа (11 кгс/см2), 300°С и имела мощ-ть 2 МВт. В 1926 ЛМЗ мощ-ть 10 МВт частота вращ-ия 50с-1, в 1930 — мощ-тью 24 МВт частота вращ-ия 50 с-1 на нач-ые пар-ры пара 2,55 МПа (26 кгс/см2) и 375°С, а в 1931 — турбина мощ-тью 50 МВт частота 25 с-1 на пар-ры пара 2,85 МПа (29 кгс/см2) и 400°С.
1934 Харьковский турбинный завод – турбины мощ-тью 50 и 100 МВт при частоте 25 с-1 на пар-ры пара 2,85 МПа (29 кгс/см2) и 400ºС.
1940 Свердловск построен Уральский турбомоторный завод (УТМЗ), к-ый выпускает теплофикационные турбины с регулир-ми отборами пара мощ-тью 50, 100 и 250 МВт.
1950 Калужский турб завод – турбины небольшой мощ-ти на пар-ры пара 3,43 МПа (35 кгс/см2), 435°С и 8,8 МПа (90 кгс/см2), 535°С.
В 1965 на ЛМЗ выпущена двухвальная турбина мощ-тью 800 МВт, а ХТЗ — одновальная турбина мощ-тью 500 МВт на пар-ры пара 23,5 МПа (240 кгс/см2) и 540°С. Начиная с 1969, ЛМЗ производит одновальные турбины типа К-800-240 мощ-тью 800 МВт на те же пар-ры пара.
1978 ЛМЗ изготовил уникальную одновальную турбину типа К-1200-240 мощ-тью 1200 МВт при частоте 50 с-1 на нач-ые пар-ры пара 23,5 МПа (240 кгс/см2), 540°С, к-ая при отключении подогревателей высокого давл рассчитана на повышение мощ-ти до 1400 МВт и явл-ся самой крупной одновальной турбиной в мире.
Для атомных электростанций в 70—80-х годах ХТЗ выпустил паровые турбины типа К-70-29 мощ-тью 70 МВт, К-220-44
31. Основные узлы и конструкция паровой турбины
Паровая турбина явл-ся двигателем, в к-ом потенц эн пара превращ-ся в мех работу вращ-ся ротора.
Всякая турбина состоит из неподвижных и вращ-ся частей. Совок-ть всех неподвижных частей наз-ся статором турбины, а вращ-ся — ротором. Рассмотрим типичную конструкцию одноцил-ой конденсац-ной турбины мощ-тью 50 МВт с нач-ми пар-ми пара 8,8 МПа, 535ºС. В этой турбине применен комбинированный ротор. Первые 19 дисков, работающих в зоне высокой t, откованы как одно целое с валом турбины, последние 3 диска — насадные. Прим-ие насадных дисков в зоне высокой t, как правило, не доп-ся во избежание ослабления натяга их на валу из-за ползучести. Вып-ие же трех последних дисков цельноковаными потребовало бы увеличения диаметра поковки ротора.
Совок-ть неподвижной сопловой решетки, закрепленной в сопловых коробках или диафрагмах, со своей вращ-ся рабочей решеткой, закрепленной на следующем по ходу пара диске, принято наз-ть ступенью турбины. Проточная часть рассматриваемой одноцилиндровой турбины состоит из 22 ступеней, из к-ых первая наз-ся регулирующей, вторая — первой нерегулируемой, а все остальные, кроме последней, — промежуточными.
В каждой сопловой решетке поток пара ускоряется в сопловых каналах спец-но выбранного профиля и приобретает необходимое напр-ие для безударного входа в каналы м/д раби лопатками. Усилия, развиваемые потоком пара на раб лопатках, вращают диски и связанный с ними вал. По мере понижения давл-я пара при прохождении от первой к последней ступени уд объем пара сильно растет, что требует увеличения проходных сечений сопловых и раб решеток, и соотвеет-но высоты лопаток и сред диаметра ступеней.
К переднему торцу ротора прикреплен приставной конец вала, на к-ом установлены бойки предохранительных выключателей (датчики автомата безопасности), воздействующие на стопорный и регулирующие клапаны и прекращающие доступ пара в турбину при повышении частоты вращ-ия ротора на 10—12% по сравнению с расчетной.
Приставной конец вала с помощью гибкой муфты соединен с валом главного масляного насоса, корпус к-го своим всасывающим патрубком прикреплен к приливу картера переднего подшипника.
Главный масляный насос предназначен для подачи масла в систему смазки подшипников турбины и генератора (при давл 0,15 МПа) и в систему регулир-ия (при давл 2 МПа), обеспечивающую автоматическое поддержание заданной частоты вращ-ия ротора турбины. Датчиком частоты вращ-ия явл-ся быстроходный упругий регулятор ск-ти, установленный на конце вала насоса. Со стороны выхода пара ротор турбины соединен полугибкой муфтой с ротором генератора.
Статор турбины состоит из корпуса, в к-ый вварены сопловые коробки, соединенные с помощью сварки с клапанными коробками, установлены обоймы концевых уплотнений, обоймы диафрагм, сами диафрагмы и их уплотнения. Корпус этой турбины кроме обычного горизонт-го разъема имеет два верт-ых разъема, разделяющих его на переднюю, среднюю части и выходной патрубок. Передняя часть корпуса — литая, средняя и выходной патрубок — сварные.
К неподвижным частям турбины отн-ся также картеры ее подшипников. В переднем картере расположен опорно-упорный подшипник, в заднем — опорные подшипники роторов турбины и генератора. Передний картер установлен на фундаментной плите и при тепловом расширении корпуса турбины может свободно перемещаться по этой плите. Задний же картер выполнен как одно целое с выхлопным патрубком турбины, к-ый при тепловых расширениях остается неподвижным благодаря его фиксации