ВСТУП

Предмет „Турбіни АЕС” є одним з основних предметів спеціальності, тому що вивчає процеси, які відбуваються на АЕС, основи теорії та розвитку, конструкції та умови роботи основного і допоміжного обладнання паротурбінних установок АЕС.

Для вивчення цієї дисципліни необхідно мати знання, здобуті під час вивчення „Основ технічної механіки”, „Основ теплотехніки”, „Конструкційні матеріали”, „Гідравліка і насоси”.

Вивчення предмету „Турбіни АЕС” підготує студентів до вивчення дисциплін „АЕС”, „ОТВ”.

Сучасні парові турбіни є основним двигуном теплових і атомних електростанцій, значення яких для енергетики визначається зростаючими країни в електроенергії.

Перша АЕС у м. Обмінську (1954р.) була улаштована волого паровою турбіною, потужністю 5 МВт. Всі турбіни, які використовуються в теперішній час виготовлені або ХТЗ (ВО „Харківський турбінний завод”), або ЛМЗ (ВО „Ленінградський металевий завод”).

Також виготовлення ТУ та комплектуючих деталей здійснюється на:

КТЗ – ВО „Калузький турбінний завод”

МЗЛ – Невський з-д ім. Леніна

ТМЗ – ВО „Турбомоторний завод”.

Для сучасних АЕС використовуються такі типи турбін: К-1000-60/1500-2, К-1000-60/3000, К-750-65/3000.

ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ТУРБОБУДІВНИЦТВА

Перші спроби створення турбіни були прийняті ще у позаминулому столітті у Швеції – Густавом Лавалем та в Англії – Чарльзом Парсонсом:

Принцип дії турбіни Лаваля (1883 р.)

В паровій турбіні пара надходить до одно або декілька паралельно включених сопла, отримує в них значну швидкість та направляється на робочі лопатки, які розташовані на ободі диску, який сидить на валу турбіни. Зусилля, які викликані поворотом потоку пари в каналах робочої решітки, обертають диск та пов’язаний з ним вал турбіни. Ця одноступенева турбіна застосовувалась в якості турбін невеликої потужності (до 500 КВт.)

Принцип дії турбіни Парсонсона (1884 р.)

Розширення пари в цій турбіні здійснюється в ряду соплових груп, кожна з яких складається з нерухомих соплових та рухомих робочих лопаток. В кожному східці такої турбіни спрацьовує перепад тиску, який складає лише невелику частину повного перепаду між тиском свіжої пари та тиском пари, яка виходить з турбіни.

Такі турбіни виявились найбільш економічні та їх можна використовувати на великій потужності. Це турбіни осьового типу, в яких пара рухається в направленні осі валу турбіни.

У 1912 р. У Швеції представлена радіальна турбіна братами Юнгстрем.

Турбіни, в яких пара протікає в площині, яка перпендикулярна осі турбіни, називається радіальною.

Принцип дії радіальної турбіни:

на бокових поверхнях дисків (1,2) кільцями поступово збільшуваного діаметру розташовуються лопатки реактивних східців. Пара в турбіну підводиться по трубах (3) та далі через отвори у дисках направляється до центральної камери. Звідси вона тече до периферії через канали лопаток (6,7), які закріплені на обох дисках. В цій турбіні немає нерухомих соплових лопаток. Обидва диски обертаються в зустрічних направленнях, тому потужність, яка створюється турбіною, повинна передаватись валами (4,5).

Рисунок 1 – Принципова схема радіальної турбіни:

1, 2 – диски;

3 – підвідні труби;

4,5 – вали турбіни;

6,7 – канали лопаток;

8 – корпус турбіни.

Принцип зустрічного обертання роторів дозволяє виконати турбіну компактною та економічною. Однак необхідність двох генераторів, складна конструкція та велике напруження лопатках обмежили застосування цих турбін.

1907 рік – парова турбіна потужністю 200 КВт. ЛМЗ.

1924 рік – ЛМЗ турбіна потужністю 200 КВт.

1931 рік – ЛМЗ - // - до 50 МВт.

1936 рік – ЛМЗ конденсаційні турбіни потужністю: 24,50 та 100 МВт.

1934 рік – ХТЗ - одноциліндрові 50 МВт.

1938 рік – ХТЗ - 100 МВт.

1937 рік – НЗЛ – невелика потужність – конденсаційні та з проміжним відбором пари.

1946 рік – КТЗ – потужність 25-12 МВт з одним та двома регулюючими відборами.

1952 рік – ЛМЗ – 150 МВт та 3000 об/хв.

1960 рік – ХТЗ та ЛМЗ – надкритичні параметри потужністю 300 МВт.

1965 рік – ЛМЗ – 800 МВт – двох вальна турбіна ХТЗ – 500 МВт одновальна.

1969 рік – ЛМЗ – 800 МВт – одновальна.

1980 рік – ЛМЗ – 1200 МВт 3000 об/хв.

1970 рік – ТМЗ – 250 МВт – теплофікаційна.

1973 рік – ТМЗ – 135 МВт – комбінована.

На Білоярській АЕС (ядерний перегрів пари) встановлені турбіни ЛМЗ потужністю 100 МВт, 200 МВт – на перегрітій парі.

На ХТЗ створені турбіни насиченої пари: 75 МВт, 220 МВт та 500 МВт –швидкохідні з n = 3000 об/хв.; конденсаційна турбіна – 1000 МВт; n = 1500 об/хв.; ЛМЗ – 1000 МВт, n =3000 об/хв.

РОЗДІЛ 1 ОСНОВИ РОБОТИ ПАРОВИХ ТУРБІН

Тема 1.1 загальні принципи улаштування та роботи парових турбін

1.1.1 ПРИНЦИПОВІ СХЕМИ ПТУ, ПРИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ СХЕМИ

2. ОСНОВНІ ПАРАМЕТРИ ПАРОТУРБІННИХ УСТАНОВОК АЕС

3. ТИПИ І КЛАСИФІКАЦІЯ ПАРОВИХ ТУРБІН

4. ТЕПЛОФІКАЦІЙНІ ТА ГАЗОВІ ТУРБІНИ

5. ПОНЯТТЯ ПРО КОНСТРУКЦІЮ ПАРОВОЇ ТУРБІНИ

1.1.1 ПРИНЦИПОВІ СХЕМИ ПТУ, ПРИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ СХЕМИ

Парова або газова турбіна є силовим двигуном в якому потенційна енергія пари або газу перетворюється в кінетичну енергію, кінетична ж енергія в свою чергу перетворюється в механічну енергію обертання валу. Вал турбіни безпосередньо або за допомогою зубчастої передачі з’єднується з робочою машиною.

Такі турбіни застосовуються в самих різноманітних областях промисловості, але ці два види турбін можуть бути використані тільки в поєднанні з іншим енергетичним устаткуванням.

Паротурбінна установка складається з:

1 – парогенератора, в якому живильна вода під відповідним тиском перетворюється в суху насичену пару;

2 – пароперегрівача, в якому здійснюється підвищення температури пари до заданої величини;

3 – турбіни, в якій потенційна енергія переходить в кінетичну, а після цього в механічну енергію обертання ротора;

4 – конденсатора, призначеного для конденсації відпрацьованої в турбіні пари;

5 – конденсатного насосу, що подає конденсат до регенеративної системи;

6 – електричний генератор, що виробляє електричну енергію;

7 – регенеративних підігрівачів низького тиску, що підігрівають за допомогою пари і відборів турбіни.

8 – деаератора, в якому відбувається видалення надлишків кисню з живильної води;

9 – живильного насосу, за допомогою якого живильна вода подається до системи генерації високого тиску;

10 – регенеративних підігрівачів високого тиску.

Рисунок 1.1 – Принципова схема паротурбінної установки

2. Основні параметри паротурбінних установок аес

Маркування турбінних установок може мати такий вигляд:

Т-185/220 – 130

Т – теплофікаційна турбіна

185 – номінальна потужність, кВт

220 – максимальна потужність, кВт.

130 – абсолютний тиск, кг/см²

ГТ – 25 -700

ГТ – газова турбіна

25 – розрахункова потужність, МВт

700 – початкова температура, ⁰С

К – 500 -130

К – конденсаційна турбіна

500 – потужність, МВт

130 – абсолютний тиск, кг/см²

К – 1000-60/3000

К – конденсаційна турбіна

1000 – потужність МВт

60 – абсолютний тиск, кг/см²

3000 – частота обертів об/хв.

Турбінні установки з протитиском Рк : турбіни потужністю 500 та 1000 МВт ХТЗ з тиском

Рк=4 та 5,5 кПа при t=288 та 293 к.

Шифрування типів турбін:

К – конденсаційна турбіна

Р – турбіна з протитиском

П – Теплофікаційна парова турбіна стаціонарна з конденсатором, яка має виробничий відбір.

Т – теплофікаційна пара стаціонарна турбіна з опалювальним відбором пари і конденсатором ЦНТ якої при максимальному теплофікаційному навантаженні механічну енергію.

ПТ – теплофікаційна парова стаціонарна турбіна з конденсатором, яка має виробничий і опалювальний відбори пари.

ТР – теплофікаційна -//- з протитиском та опалювальним відбором пари.

ПР – теплофікаційна -//- з протитиском та виробничим відбором пари.

ТК – теплофікаційна -//- з частковим тепловим опалювальним навантаженням.

ПТК – теплофікаційна -//- з частковими тепловими виробничими та опалювальними навантаженнями.