1.3.6 Подведение итогов патентного поиска

Из аналитического обзора видно, что снижение технологических потерь тепла с охлаждаю­щей водой в конденсаторах паровых турбин является од­ним из эффективных методов уменьшения удельных расхо­дов топлива на отпущенный киловатт-час и экономии топ­ливно-энергетических ресурсов. При этом улучшаются не только технико-экономические показатели, а также увеличивается выработка электроэнергии на тепловом потреблении. По этим соображениям в конденсаторах турбин для по­догрева различных потоков воды (сырой и сетевой) исполь­зуется отработавший пар. Если же количество такой воды недостаточно для конденсации пара, то на турбинах искус­ственно создают режимы, уменьшающие поступление пара в ЧНД. Чтобы избежать в таком режиме увеличенных потерь, связанных с вентиляцией пара на последних лопатках при закрытой диафрагме, на турбине демонтируют последние рабочие ступени, что обеспечивает повышение КПД.

Перевод турбин на противодавление достигается в рузультате:

установки глухой диафрагмы на входе в ЧНД;

изменения тепловой схемы, схем дренажей и отсосов пара из концевых уплотнений.

Учитывая опыт модернизации турбины ПТ-25-90 на Качканарской, Воронежской и Кироваканской ТЭЦ проведем изменения в тепловой схеме:

из тепловой схемы турбоагрегата исключены конденсатор, циркуляционные насосы, пусковой и основной эжекторы, ПНД-1, ПНД-2 и ПНД-3. Высвободившийся из работы ПНД-1 и охладители эжекторов используется в качестве подогревателей ХОВ, дренаж из которого направляется через гидрозатвор в бак низких точек. Паровоздушная смесь от штоков клапанов отсасывается специальным эжектором в охладители эжекторов.

1.5 Постановка задачи на дипломный проект

1. Провести патентный поиск по теме дипломного проекта и определить возможные направления решения исходя из цели дипломного проекта.

2. Исследование работы ЧСД на номинальном режиме и режиме после капитального ремонта.

3. Определение оптимальных инженерных решений по теме дипломного проекта.

4. Разработать раздел “Экологичность и безопасность проекта ”.

5. Просчитать экономические затраты на реконструкцию.

.

Наш расчет будет основываться сводке данных по расчету проточной части ЧСД заводом изготовителем на конденсационном режиме, а также по снятым с технического чечежа размерам. Конденсационный режим выбран неслучайно. Как известно номинальный режим работы ЧНД обеспечивается только при работе турбины в конденсационном режиме, для которого соответствует наибольший пропуск пара вследствие чего лопатки работают с наиболее благоприятными условиями обтекания их профилей.

Таблица 3.1-Сводка данных по расчету проточной части ЧсД

Показатель		№ ступени
Расход пара G, кг/с		67	67	63	63
Давление перед ступенью p1, МПа		0.1704	0.107	0.067	0.0251
Давление за ступенью p2, МПа		0.107	0.067	0.0251	0.0087
Температура перед ступенью t1,С		215	169	127	0.9917
Температура за ступенью t2,С		169	127	0.9917	0.9667
Средний диаметр	Сопловая d1, мм	1670	1732	1855	2034

П

3 Расчет части среднего давления на реальном режиме

родолжение таблицы 3.1

Показатель		№ ступени
		20	21	22	23
	Рабочая d2, мм	1670	1744	1870	2090
Высота лопатки	Сопловая l1, мм	314	376	400	576
	Рабочая l2, мм	320	394	420	640
Число лопаток z	Сопловая	76	70	50	44
	Рабочая	124	120	94	92
Проходная площадь лопаток	Сопловая F1, м2	0.3280	0.485	0.669	1.383
	Рабочая F2, м2	0.449	0.673	0.9	2.088

Исходя из этих данных строим процесс расширения пара в ЦНД, в i-s диаграмме рис3.4. По i-s диаграмме выясняем располагаемые теплоперепады h₀на каждую из ступеней.

Расчет проведем по методике предложенной в [].

Окружную скорость на среднем диаметре колесо определяем из формулы:

, (8).

где d – средний диаметр колеса, м,

n=50 1/с – частота вращения ротора.

Скорость c₀на входе в ЦНД примем равной 0.

Давление торможения перед ступенью:

, (9).

где - давление пара на входе в ступень, МПа,

- удельный объем пара на входе в ступень, м³/кг.

Отношение скоростей:

, (10).

где - изоэнтропийный теплоперепад по параметрам торможения,

- фиктивная скорость соответствующая теплоперепаду , м/с.

Рис 3.4- Процесс расширения пара в i-sдиаграмме

Изоэнтропийный теплоперепад в сопловой решетке:

, (11).

где - степень реактивности, примем по указаниям [].

Изоэнтропийный теплоперепад в рабочей решетке:

. (12).

Теоретическая скорость выхода из сопловых решеток:

. (13).

Скорость выхода пара из сопловой решетки:

, (14).

где - коэффициент скорости сопловой решетки, определяем по обобщенным данным из [].

Угол направления скорости :

. (15).

Относительная скорость пара на входе в рабочую решетку:

. (16).

Угол направления относительной скорости:

, (17).

Теоретическая скорость выхода из рабочей решетки:

. (18).

Относительная скорость на выходе из рабочих лопаток:

, (19).

где - коэффициент скорости рабочей решетки, определяем по обобщенным данным из [].

Угол направления скорости :

. (20).

Абсолютная скорость на выходе из рабочих лопаток:

. (21).

Угол направления скорости :

. (22).

Потери в сопловой решетке:

. (23).

Потери в рабочей решетке:

. (24).

Энергия выходной скорости:

. (25).

Располагаемая энергия ступени:

. (26).

Коэффициент полезного действия на лопатках будем оценивать по двум формулам:

, (27).

. (28).

Относительные потери от утечек через диафрагменное уплотнение:

. (29).

Относительные потери от утечек через бандажные уплотнения:

, (30).

где - эквивалентный зазор в уплотнении по бандажу, мм.

Абсолютные потери от утечек через уплотнение ступени:

. (31).

Относительные потери трения:

. (32).

Абсолютные потери трения:

. (33).

Относительные потери от влажности:

, (34).

где - степень сухости пара перед ступенью,

- степень сухости пара после ступени.

Абсолютные потери от влажности:

. (35).

Использованный теплоперепад ступени:

. (36).

Порядок и результаты расчета представлены в Таблице 3.2

Таблица 3.2-Результаты расчета ЧСД.

Показатель		№ ступени
		сопловая	рабочая	сопловая	рабочая	сопловая	рабочая	сопловая	рабочая
Расход пара G, кг/с		17.75		17.75		16.75		16.75
Параметры пара перед ступенью	давление р0, МПа	0.108		0.066		0.031		0.012
	температура (сухость) t0(x0),С	215		169		127		0.9917
	энтальпия i0, кДж/ кг	2904		2816		2737		2570
Кинетическая энергия на входе в ступень с0/2, кДж/кг		0		4		17		31
Давление торможения перед ступенью , МПа		0.108		0.096		0.047		0.028
Располагаемый теплоперепад от параметров торможения , кДж/кг		92.2		95		134		158
Располагаемый теплоперепад от статических параметров , кДж/кг		92.2		105		130		145

Продолжение таблицы 3.2

Показатель		№ ступени
		сопловая	рабочая	сопловая	рабочая	сопловая	рабочая	сопловая	рабочая
Окружная скорость u1, u2, м/с		237.8	237.8	253.5	254.3	268.2	270.8	281.2	290.4
Отношение скоростей		0.560		0.540		0.550		0.525
Степень реакции		0.4		0.46		0.55		0.65
Изоэнтропийный теплоперепад в сопловой решетке ,,кДж/кг		75.6	16.60	80.8	24.20	88.7	41.80	91.9	54.30
Теоретическая скорость на выходе ,, м/с		390	238	414	277	422	339	447	392
Параметры пара за решетками	давление р1, р2, МПа	0.11	0.107	0.08	0.067	0.03	0.0251	0.009	0.009
	удельный объем ,, м3/кг	1.5495	1.5901	2.0871	2.4638	5.2285	6.1801	16.199	16.72
	сухость ,	1	1	1	1	1	0.9917	1	0.966
Угол выхода ,, град		11.49	15.53	13.72	18.17	16.7	21.4	22.08	29.8
Коэффициент скорости ,		0.973	0.956	0.973	0.957	0.974	0.956	0.974	0.958
Скорость выхода потока из решетки ,,		378	214.2	403	254.5	412.5	316.8	436	372.5

Продолжение таблицы 3.2

Показатель		№ ступени
		сопловая	рабочая	сопловая	рабочая	сопловая	рабочая	сопловая	рабочая
Относительная скорость на входе в рабочую решетку и абсолютная скорость на выходе из нее ,, м/с		112	155	121.0	172.5	154.0	175.5	231.0	206
Углы направления этих скоростей ,, град		44.64	80.59	60.7	79.77	57.82	56.72	-89.27	70.27
Потери энергии в решетках ,, кДж/кг		4.55	5.38	4.27	5.90	4.45	6.65	5.00	7.65
Потери энергии с выходной скоростью , кДж/кг		6.27		7.32		11.85		26.65
Относительный лопаточный к. п. д.	По формуле (27)	0.87		0.84		0.885		0.745
	По формуле (28)	0.8		0.845		0.886		0.74
Потери от утечек ,, где =10-3 м		0.0006426	0.01775	0.0004328	0.01413	0.0003104	0.01138	0.0001489	0.007618

Продолжение табл. 3.2

Показатель	№ ступени
	сопловая	рабочая	сопловая	рабочая	сопловая	рабочая	сопловая	рабочая
Потери от трения диска, влажности	0.0003155+ 0		0.0002466+ 0		0.0001246+ 0.002973		0.00008737+ 0.01286
Использованный теплоперепад (расчетный), кДж/кг	72.40		86.25		100		102.2
Использованный теплоперепад (по данным завода-изготовителя), кДж/кг	70		80		84		84

В проведенном расчете относительный лопаточный к. п. д. рассчитывался по двум формулам (27) и (28) и как видим значения его находятся в пределах погрешности расчета, следовательно повторять расчет не надо.

Использованный теплоперепад полученный заводом изготовителем несколько отличается от расчетного, причина этого в том, что данный расчет производился только на среднем диаметре. Этот факт не повлияет на погрешность расчета относительного изменения к. п. д. при изменении режима работы, так как мы будем исследовать ступень только на среднем диаметре.

Расчет первых двух ступеней, то есть ступеней до регулирующей диафрагмы по выше изложенной методике. В результате расчета получим следующие значения основных параметров группы этих ступеней (Таблица 4.1)

Таблица 4.1

Располагаемый теплоперепад , кДж/кг	Использованный теплоперепад , кДж/кг	Внутренний относительный к. п. д.	Расход пара через ступени , кг/с	Внутренняя мощность ступеней , МВт
60	8	0.13	36.28	0.29
64	29	0.45	36.17	1.048
72	42	0.58	36.1	1.516
80	56	0.7	35.9	2.01
94	79	0.84	35.5	2.804
88	60	0.68	35	2.1
128	84	0.656	34.86	2.928
180	117	0.65	34.72	4.062