4. Конструктивные особенности турбоагрегата

Турбоагрегат типа К-320-240-2 представляет собой конденсационную, одновальную, трехцилиндровую турбину с промежуточным перегревом пара, состоящую из ЦВД, ЦСД и двухпоточного ЦНД с тремя выхлопами. Номинальная техническая характеристика и показатели паротурбинной установки К-320-240-2:

Электрическая номинальная мощность 320 МВт

Давление свежего пара 23,5 МПа (240 кгс/см²)

Температура свежего пара 540°С

Температура пара промперегрева 540°С

Расход свежего пара:

- номинальный 971,23 т/ч

- максимальный 1050 т/ч

Давление пара в конденсаторе 0,0612 кгс/см²

Количество регенеративных отборов 9 шт.

Турбогенератор ТГВ-320-2УЗ рассчитан на следующие параметры:

Номинальная мощность 320 МВт

Полная мощность 353 МВА

Номинальный ток статора 10 200 А

Напряжение статора 20 кВ

сosφ 0,9

Возбуждение тиристорное

Турбина представляет собой трехцилиндровый агрегат, состоящий из ЦВД, ЦСД и двухпоточного ЦНД. Конструктивно ЦСД объединен с одним (первым) потоком ЦНД. Турбина имеет сопловое парораспределение. Свежий пар от котла двумя нитками паропроводов Dу=325х60 мм подводится к двум блокам клапанов парораспределения, расположенным с двух сторон ЦВД.

Максимальное допустимое давление в камере регулирующей ступени ЦВД – 17,39 МПа. Качество свежего пара (среднегодовое) на входе в ЦВД турбины, характеризуется показателями, представленными в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Качество свежего пара (среднегодовое) на входе в ЦВД турбины

Наименование потока	рН	Fe мкг дм3	Сu мкг дм3	Na мкг дм3	SiO2 мкг дм3	ǽ мкСм см
Свежий пар	8,2	7,0	0,8	3,0	8,0	0,22

Каждый блок парораспределения включает три регулирующих клапана с одним стопорным клапаном. В блоке № 1 установлены регулирующие клапаны №№ 1, 3, 5. В блоке № 2 – регулирующие клапаны №№ 2, 4, 6. Диаметр клапанов №№ 1, 2 – 75 мм, клапанов №№ 3, 4, 5, 6 – 112 мм. Диаметр каждого стопорного клапана - 250 мм. Клапаны № 1, 2 открываются параллельно и осуществляют разгрузку клапанов № 3, 4, которые перемещаются параллельно и вместе с клапанами № 1, 2 обеспечивают мощность турбины, равную 75% номинальной. Клапаны № 5, 6 открываются последовательно. Величина полного открытия регулирующих клапанов ЦВД: клапаны № 1, 2 открываются на 28 мм, № 3, 4 – на 27 мм, № 5 - на 23 мм и клапан № 6 – на 6 мм.

От блоков клапанов парораспределения пар по шести трубам диаметром 194х36мм (от РК № 1,2), и диаметром 245х45мм (от РК № 3,4,5,6) направляется на паровпуск ЦВД, подводится к четырем пароперепускным патрубкам, расположенным симметрично (два сверху и два снизу), а затем к четырем сопловым камерам (две камеры по 13 сопел, две камеры - по 18 сопел), которые выполнены в отливке внутреннего корпуса ЦВД. В ЦВД расположено 11 ступеней: одновенечная регулирующая ступень и 10 ступеней давления. Конструктивно ЦВД выполнен двухкорпусным. Во внутреннем корпусе расположены сопловой аппарат первой ступени и диафрагмы 2÷5 ступеней. Диафрагмы 6÷11 ступеней размещены в наружном корпусе в двух обоймах, которые вместе с наружным корпусом образуют кольцевую камеру первого отбора пара на регенерацию. В первой обойме 4 ступени, во второй - 2 ступени. Диафрагмы 6÷9-й, 10-й и 11-й ступеней устанавливаются в двух обоймах, которые вместе с наружным корпусом образуют кольцевую камеру I-го отбора, отделяя ее с одной стороны от межцилиндрового пространства, с другой – от полости выхлопа ЦВД.

Пар после ЦВД направляется в котлоагрегат, затем после промежуточного перегрева подводится к двум комбинированным клапанам ЦСД, которые с помощью патрубков крепятся к бокам нижней горловины ЦСД. В конструкции комбинированного клапана совмещены регулирующий и стопорный клапаны. Клапаны ЦСД открываются одновременно. Цилиндр среднего давления выполнен двухкорпусным. Цилиндр среднего давления (ЦСД) совмещает в себе часть среднего (ЧСД) и часть низкого (ЧНД) давления. ЧНД является первым потоком ЦНД. Пар в ЦСД проходит 12 ступеней части среднего давления и разделяется на два потока: первый поток, составляющий 1/3 всего расхода пара, проходит часть низкого давления ЦСД (первый поток ЦНД), а 2/3 расхода пара направляется через два ресивера D=1000 мм каждый в двухпоточный ЦНД (второй и третий потоки ЦНД). Во внутреннем корпусе цилиндра среднего давления расположены сопловой аппарат первой ступени и диафрагмы 2÷4 ступеней. Диафрагмы 5÷12 ступеней размещены в трех литых обоймах, образующих совместно с наружным корпусом кольцевые камеры, из которых выполнены отборы пара на регенерацию. Из ЦСД отборы пара на регенерацию осуществляются за 4, 8 и 10-ой ступенями (соответственно III, IV и V отборы).

Цилиндр низкого давления (ЦНД) – двухпоточный, состоит из трёх частей: средней (отлитой из чугуна) и двух выхлопных частей (сваренных из листовой углеродистой стали, соединённых с отдельным конденсатором. В части низкого давления ЦСД установлены диафрагмы 1÷4 потоков аналогичные по конструкции и весу диафрагм ЦНД 2-го и 3-го потоков. В первом потоке ЦНД отбор пара на регенерацию осуществляется после первой ступени (VII) отбор, а в цилиндре низкого давления (2-ой и 3-ий потоки ЦНД) выполнено три регенеративных отбора: непосредственно из камеры паровпуска (VI-й отбор), а также за 2-й и 3-й ступенями каждого потока (соответственно VIII-й и IX-й отборы). В корпусах верхних и нижних половин ЦНД 1-го, 2-го и 3-го потоков пара (по окружности внутренней части) установлены коллекторы с форсунками орошения мелкодисперсным распылом влаги, используемые для охлаждения выхлопных патрубков ЦНД на режимах холостого хода и малых нагрузок. Система охлаждения выхлопных патрубков ЦНД включается в работу в процессе разворота турбины при пуске блока и остаётся в работе вплоть до взятия нагрузки 50 МВт. Рабочим телом системы охлаждения выхлопов ЦНД является основной конденсат, который подаётся через фильтры грубой очистки с выдачи КЭН 2-й ступени (Р=18÷23кг/см²; Т=30÷40 С°).

Выхлопные патрубки турбины не рассчитаны на восприятие внутреннего избыточного давления, и для их защиты от возможного возрастания давления выше атмосферного на верхней половине корпусов ЦНД каждого потока выполнено по одному атмосферному клапану мембранного типа, которые срабатывают при избыточном давлении 0,05-0,1 кгс/см² и стравливают пар в машинный зал. Ротор ЦВД - цельнокованый, ротор ЦСД - комбинированный: диски части среднего давления (ЧСД) откованы заодно с валом, а диски части низкого давления (ЧНД) насажены на вал с натягом. Ротор цилиндра среднего давления состоит из 12-ти ступеней ЧСД и 5-ти ступеней ЧНД. Первые двенадцать дисков ротора откованы заодно с валом, последние пять – насадные. В настоящее время ротор среднего давления эксплуатируется без лопаток пятых ступеней ЧНД.

Ротор двухпоточного ЦНД – сборный, состоит из десяти ступеней (по пять в каждом потоке), диски посажены на вал с натягом. В настоящее время РНД эксплуатируется без лопаток пятых ступеней (лопатки 5х ступеней демонтированы согласно рекомендациям НИИ «Турбомашин» из-за большого эрозийного износа выходных кромок лопаток). Электрическая мощность, развиваемая ЦВД примерно 100 МВт, ЦСД - 125 МВт, ЦНД - 75 МВт. Направление вращения валопровода турбины по часовой стрелке, если смотреть на него со стороны переднего подшипника в сторону генератора. Роторы ЦВД и ЦСД соединены между собой жесткой муфтой, полумуфты которой откованы заодно с каждым из роторов. Роторы среднего и низкого давления, а также низкого давления и генератора соединены между собой жесткими муфтами, полумуфты которых насажены на концы валов. С целью уравновешивания относительного расширения роторов и осевого давления, воспринимаемого упорным подшипником, потоки в ЦВД и ЦСД направлены в противоположные стороны.

Значения критической частоты вращения системы роторов турбины типа К-300-240-2 и генератора типа ТГВ-300 следующие:

- первая критическая частота вращения в диапазоне 1100÷1750 об/мин;

- вторая - 1900÷2550 об/мин;

- третья - 2750÷2850 об/мин..

Валопровод турбины состоит из "гибких" роторов, для которых рабочая частота вращения выше первой критической. Ротор высокого давления - одноопорный, остальные роторы опираются каждый на два опорных подшипника. Лопаточный аппарат турбины рассчитан на работу при частоте сети 50 Гц, что соответствует частоте вращения ротора турбогенератора 50 ¹/с (3000 мин ^-1). Подшипники № 1 и № 2 (передний и средний) смонтированы в выносных опорах. Опорные подшипники №№ 3, 4, 5 установлены в опорах, встроенных в выхлопные патрубки ЦНД. Опора переднего подшипника воспринимает и передает на фундамент статическую нагрузку от массы корпуса ЦВД, а также участвует в организации тепловых перемещений турбины. Средняя опора воспринимает и передает на фундамент нагрузку от масс ЦВД и ЦСД, а также статическую и динамическую нагрузку от роторов среднего и высокого давления. В опоре, кроме опорного подшипника № 2, размещаются упорный подшипник и муфта РВД - РСД. Упорный подшипник воспринимает осевое усилие роторов, и выполнен в виде упорного гребня, с каждой стороны которого расположены упорные колодки.

Для обеспечения нормального взаимного положения и перемещения корпусов турбины при изменении теплового состояния предусмотрены вертикальные, продольные и поперечные шпонки. Фикспункт турбины расположен на средней раме передней части ЦНД. Осевое расширение турбины от фикспункта происходит в сторону переднего подшипника и в сторону генератора. Фикспункт турбины образован двумя поперечными шпонками. При номинальном режиме работы длина турбины возрастает почти на 50 мм по сравнению с холодной, поэтому крепление турбины на фундаменте осуществляется таким образом, чтобы тепловое расширение ее было свободным в определенных направлениях. В осевом направлении (от фикспункта): в сторону первого подшипника - до 37,5 мм, в сторону генератора - до 12,5мм; в боковые стороны расширение ЦНД до 6,5 мм.

Для обеспечения равномерного прогрева при пуске и равномерного остывания при останове турбина снабжена валоповоротным устройством (ВПУ). Валоповоротное устройство, установленное за 5-м подшипником ЦНД, вращает валопровод с частотой 3,6 об/мин. ВПУ состоит из электродвигателя мощностью 55 кВт, понижающего трехступенчатого редуктора, передающего крутящий момент на зубчатый венец. Между двигателем и редуктором для смягчения ударной нагрузки установлена муфта втулочно-пальцевая. Смазка ВПУ принудительная, от напорного маслопровода системы смазки через запорный вентиль.

Режим работы турбины в настоящее время – маневренный. Нагрузка 160÷290 МВт в течение суток согласно диспетчерскому графику. Для удовлетворения требований защиты и контроля за работой турбоагрегата предусмотрена система контроля тепломеханического состояния турбин, предназначенная для:

- измерения, контроля механических параметров турбины во всех режимах эксплуатации и формирования сигналов в систему защиты энергоблока;

- контроля температуры металла и автоматического управления подачей конденсата на охлаждение выхлопных патрубков ЦНД.

Турбина К-300-240-2 Зуевской ТЭС снабжена гидродинамической системой автоматического регулирования, с прямыми и обратными гидравлическими связями. В системе предусмотрен ввод электрических сигналов различной величины и длительности, что позволяет турбине работать с разнообразными блочными регуляторами (частоты, мощности и давления пара).