Федеральное агентство по образованию Российской федерации
Филиал СЕВМАШВТУЗ государственного образовательного
учреждения высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственнй морской
технический университет в г. Северодвинске
А.И. ЛЫЧАКОВ
СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ.
Паротурбинные установки
Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию
Северодвинск
2011
УДК 621.01.001:65.011.56(075.8)
Лычаков А.И. СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ. Паротурбинные установки. Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. - Северодвинск: Севмашвтуз, 2010. – 80 с.
Ответственный редактор: к.т.н., ст. преподаватель Пешков В.Г.
Рецензенты: д.т.н., профессор, Главный научный специалист ПКБ «СЕВМАШ» Альпин А.Я.;
д.т.н., профессор кафедры Океанотехника и энергетические установки Пшеницин А.А.
Учебное пособие предназначено для студентов всех форм обучения по специальности 180103– “Судовые энергетические установки”. В пособии рассмотрены тепловые схемы паротурбинных судов и кораблей, системы, обслуживающие ПТУ, методика расчета судового конденсатора, представлены основные требования, предъявляемые к оформлению пояснительной записки и графической части проекта.
ISBN |
© Севмашвтуз, 2010 г. |
СОДЕРЖАНИЕ
2 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМ ПТУ 23
2.1 Система главного пара 23
Прокладка паропроводов должна осуществляться на расстоянии от трубопроводов и емкостей с легко воспламеняющимися жидкостями. Маслопроводы должны проходить ниже паропроводов, чтобы масло не могло попасть на паропровод. 24
Рис. 9. Система вспомогательного пара 25
2.3 Конденсатно-питательная система 26
2.5 Циркуляционная система главного конденсатора 33
2.6 Система укупорки и отсоса пара 35
от концевых уплотнений турбины 35
3 РАСЧЁТ ГЛАВНОГО КОНДЕНСАТОРА 45
3.2 Тепловой и габаритный расчет конденсатора 48
ПРИМЕЧАНИЯ к п.3.2 51
52
53
Рис. 23. Расположение трубок в конденсаторе. 53
53
Рис. 24. Трубная доска. 53
3.3 Определение количества и состава паровоздушной смеси 54
ПРИМЕЧАНИЯ к п.3.3 55
3.4 Оценка усилий в трубках конденсатора. 56
ПРИМЕЧАНИЯ к п.3.4 57
3.5 Определение частоты колебаний трубок конденсатора 59
Таблица 3.5.1 59
4.9 Оформление графической части проекта 77
Графическая часть проекта должна содержать не менее 8 листов ф.А1. 77
Приложение 1. Бланк задания на проект………………………….81
Введение
Курсовой проект по дисциплине «Судовые энергетические установки. Паротурбинные установки» – это вид самостоятельной работы студентов специальностей 180103, выполняемой под руководством преподавателя, которая содержит расчётно-пояснительную записку на 25-30 стр. и графическую часть - 3 листа формата А1.
Цель выполнения проекта:
- закрепление теоретических знаний;
- формирование навыков применения полученных знаний для решения прикладных задач проектирования ГК и её элементов;
- подготовка к выполнению дипломного проекта;
- подготовка к самостоятельной работе по избранной специальности;
- развитие творческих способностей студентов.
При выполнении курсового проекта по дисциплине «СЭУ: ПТУ» студенты применяют знания, полученные не только при изучении данного курса лекций, но и таких курсов, как «Теоретические основы судовой энергетики», «Теплообменное оборудование», «Теоретическая механика», «Сопротивление материалов» и др.
Проект выполняют в течение одного семестра в соответствии с графиком учебного процесса и защищают перед комиссией, назначенной кафедрой.
1. Тепловые схемы и циклы пту
1.1. Тепловая схема пту ледокола
Специфические условия работы ледокола (часто и резко меняющаяся мощность) определяют для установки электрическую передачу на движитель. Также в связи с этими условиями отсутствует регенеративный отбор пара Тепловая схема ПТУ ледокола представлена на рис. 1.
Паротурбинная установка атомного ледокола включает в себя главный турбогенератор и вспомогательный турбогенератор.
Главный турбогенератор состоит из турбины, главного конденсатора с навешенным дроссельно - увлажнительным устройством (ДУУ) и обслуживающих вспомогательных механизмов: главного турбоциркуляционного насоса, главного электроконденсатного насоса, главного (ГЭЖ) и вспомогательного (ВЭЖ) эжекторов. Пар к турбине подается через маневровое устройство (МУ), состоящее из ходового клапана (ХК) и клапана травления (КТ).
Турбина вращает синхронный генератор переменного электрического тока. Соединение турбины с генератором – безредукторное.
Электроэнергия передается от генераторов к главным гребным электродвигателям постоянного тока через выпрямительные устройства.
При открытом ХК свежий пар поступает в турбину, в которой потенциальная энергия пара преобразуется в механическую энергию, передаваемую электрогенераторам. Отработавший в турбине пар поступает в главный конденсатор (ГК), где охлаждается и превращается в конденсат. Скапливающийся в конденсатосборнике конденсат забирается главным электроконденсатным насосом (ГЭКН), проходит через холодильники ГЭЖ и ВЭЖ, где охлаждает паровую часть отсасываемой паровздушной смеси и подогретый подается в деаэратор.
Клапан травления предназначен для перепуска избытков свежего пара через ДУУ в конденсатор на режимах частичной нагрузки, когда реакторная установка имеет избыточную мощность.
ДУУ служит для снижения давления и температуры пара, поступающего через КТ в главный конденсатор. Давление снижается до 0,098МПа последовательным дросселированием пара в нескольких плоских решётках с отверстиями (дроссельные решётки.). Температура пара снижается до 1000С за счёт впрыска в пар через форсунки питательной воды или конденсата, подаваемого через регулирующий клапан. Согласование расходов пара и конденсата происходит за счёт связанного регулирования КТ и регулирующего клапана.
Турбина ГТГ – однокорпусная, двухпроточная с расходящимися потоками пара.
Главный конденсатор выполнен двухходовым, двухпоточным по охлаждающей воде. Для обеспечения необходимой плотности, конденсатор снабжён двойными трубными досками, в которых развальцованы утолщённые мельхиоровые трубки. В горловину конденсатора встроено ДУУ. Конструкция конденсатора позволяет осуществить быстрый прием через ДУУ до 150% номинального расхода пара.
Ледоколу приходится часто стоять в ожидании сопровождаемого судна и поэтому у него имеется стояночный конденсатор для сброса на него пара во время стоянки с введенной реакторной установкой (ППУ).
Турбоциркуляционные насосы – вертикальные, осевого типа. Насос приводится в действие через двухступенчатый редуктор от собственной противодавленческой турбины.
Главные электроконденсатные насосы – вертикальные, центробежные.
В установке применена конденсатно-питательная система (КПС) закрытого типа с деаэратором. Конденсат из ГК подаётся в деаэратор термомеханического типа, который одновременно служит устройством для снижения кислородосодержания питательной воды и удаления растворенных в ней газов, а также является ступенью подогрева питательной воды. Вода в деаэраторе подогревается до температуры кипения паром, отработавшим в трубопроводах главного циркуляционного насоса и главного питательного насоса.
Для снижения солености и содержания продуктов коррозии и эрозии в питательной воде весь поток конденсатора пропускается через механические и ионообменные фильтры.
Подача воды из деаэратора в ПГ на основных режимах работы установки осуществляется главными питательными насосами. В режимах выведения установки на мощность или остановки ЯЭУ может использоваться резервный питательный электронасос, который включен в питательную магистраль параллельно основному.
Между ПН и парогенератором (ПГ) в трубопроводе установлена клапанная сборка из трех клапанов –питательного, дроссельного и байпасного. Необходимый расход воды, подаваемой в ПГ поддерживается питательным клапаном (ПК).
Линейная зависимость расхода воды от проходного сечения ПК обеспечивается за счет поддержания на нем постоянного перепада давлений дроссельным клапаном (ДК). Для снижения термических напряжений в конструкциях ПГ и реакторе скорость изменения расхода питательной воды ограничивается.
Конденсат из конденсатора автономного турбогенератора (АТГ) подается ЭКН или в конденсатную систему или в ГК.
Уровень воды в конденсатосборниках поддерживается с помощью регуляторов уровня конденсата (РУК).
Для обеспечения общесудовых потребителей влажным паром, имеется парогенератор низкого давления.
На ледоколе применена многоступенчатая, работающая по принципу самоиспарения водоопреснительная установка (ВОУ) с испарителем – конденсатором, имеющем несколько камер. Камеры сообщаются между собой через гидравлические запоры по дистилляту и рассолу. Кроме того, в состав ВОУ входят паровой подогреватель питательной воды и насосы забортной воды, рассола, а также дистиллята со сборником дистиллята.
1- главный турбогенератор (ГТГ); 2- вспомогательный турбогенератор (ВТГ);
3- главный конденсатор (ГК); 4- дроссельно-увлажнительное устройство (ДУУ); 5- стояночный конденсатор; 6- ходовой клапан ГТГ; 7- клапан травления ГТГ; 8- главный электроконденсатный насос (ГЭКН); 9- главный эжектор ГТГ (ГЭЖ); 10- вспомогательный эжектор ГТГ (ВЭЖ); 11- главный турбоциркуляционный насос (ГТЦН); 12- конденсатор ВТГ; 13- ходовой клапан ВТГ; 14- электроконденсатный насос ВТГ; 15- главный эжектор ВТГ;
16- вспомогательный эжектор ВТГ; 17- электроциркуляционный насос ВТГ;
18- ледовый ящик; 19- теплый ящик; 20- аварийный питательный насос;
21- дроссельный клапан; 22- байпасный клапан; 23- питательный клапан;
24- фильтр тонкой очистки питательной воды; 25- деаэратор;
26- турбопитательный насос; 27- резервный питательный насос;
28- парогенератор низкого давления (ПГНД); 29- подогреватель питательной воды; 30- конденсатоотводчик; 31- воздухоотделитель; 32- питательный насос ПГНД; 33- теплый ящик ПГНД; 34- электроконденсатный насос стояночного конденсатора; 35- водоопреснительная установка (ВОУ); 36- эжектор ВОУ;
37- подогреватель забортной воды ВОУ; 38- насос забортной воды; 39- насос откачки рассола; 40- сборник дистиллята; 41- насос откачки дистиллята;
42- сточно-циркуляционная цистерна; 43- масляный фильтр низкого давления; 44- главный масляный насос; 45- масляный фильтр высокого давления;
46- маслоохладитель; 47- аварийный масляный насос; 48- напорная масляная цистерна; 49- маслоподогреватель; 50- маслоперекачивающий насос;
51- сепаратор масла; 52- цистерна грязного масла; 53- цистерна судового запаса масла; 54- регулятор системы укупорки концевых уплотнений ГТГ;
55- регулятор системы укупорки концевых уплотнений ВТГ.
.
Рис. 1. Тепловая схема ПТУ ледокола.