Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Белорусский национальный технический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Электронный учебно-методический комплекс по учебной дисциплине «Проектирование и эксплуатация турбин АЭС» для специальности 1-43 01 08 «Проектирование и эксплуатация атомных электрических станций»

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

28.12.2025

Размер:

7.52 Mб

Скачать

☆

1 / 271 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет Энергетический

Кафедра

Тепловые электрические станции

ЭЛЕКТРОННЫЙ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТУРБИН АЭС

Для специальности 1-43 01 08 «Проектирование и эксплуатация атомных электрических станций»

Составители Мухин А.Д.

Пантелей Н.В.

Минск БНТУ 2024

ПЕРЕЧЕНЬ МАТЕРИАЛОВ

1.Теоретический раздел:

-«Проектирование и эксплуатация турбин АЭС» - курс лекций;

2.Практический раздел:

- «Проектирование и эксплуатация турбин АЭС» - практические задания;

3.Контроль знаний:

-«Проектирование и эксплуатация турбин АЭС» - перечень вопросов, выносимых на экзамен;

4.Вспомогательный раздел:

-«Проектирование и эксплуатация турбин АЭС» - учебная программа для учреждения высшего образования.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Цели данного ЭУМК – повышение эффективности организации учебного процесса с использованием дистанционных технологий; представление возможности студентам заниматься самообразованием, пользуясь комплектом учебно-методических материалов по курсу «Проектирование и эксплуатация турбин АЭС».

ЭУМК содержит четыре раздела: теоретический, практический, контроля знаний и вспомогательный раздел. В теоретическом разделе представлен лекционный материал в соответствии с основными разделами и темами учебной программы. Практический раздел включает примерный перечень практических задач. Раздел контроля знаний включает вопросы, выносимые на экзамен, а также задания и тесты для организации самостоятельной работы студента. Вспомогательный раздел содержит основные разделы учебной программы дисциплины, методическую карту дисциплины, список рекомендуемой литературы, словарь терминов и определений.

Материалы учебно-методического комплекса представлены в формате PDF. Учебные материалы структурированы по разделам. Предусматривается так же навигация по разделам через закладки PDF формата, что обеспечивающая возможность быстрого поиска требуемой информации и быстрый возврат к предыдущей информации

Открытие ЭУМК производится посредством запуска файла

PRTURBINE_NPP.pdf.

	СОДЕРЖАНИЕ
Теоретический раздел...........................................................................................		7
1 НАЗНАЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ И МЕСТО ............................................		8
ТУРБИНЫ В ВЫРАБОТКЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ .............................		8
1.1	Введение. Назначение турбин в преобразовании энергии на ТЭС и АЭС
................................................................................................................................		8
1.2	Этапы развития теории и применения турбин ...........................................	9
1.3	Классификация турбин и маркировка........................................................	12
1.4	Технологические и конструктивные особенности современных турбин
разного типа........................................................................................................		16
1.5	Особенности конструкции элементов турбин АЭС .................................	19
1.6	Тепловой цикл паротурбинной установки на перегретом и насыщенном
паре ......................................................................................................................		19
1.7	Термический КПД теплового цикла паротурбинной установки.
Относительные и абсолютные КПД турбины ................................................		21
1.8	Влияние начальных и конечных параметров цикла на КПД турбины ...	27
1.8.1 Влияние давления свежего пара на КПД ............................................		28
1.8.2 Влияние начальной температуры пара на КПД турбины ................		32
1.8.3 Влияние конечного давления пара ........................................................		34
1.9	Промежуточный перегрев пара в турбинах ТЭС. Сепарация и
промежуточный перегрев пара в турбинах АЭС ............................................		36
1.10 Регенеративный подогрев питательной воды. Особенности
регенеративного подогрева на АЭС .................................................................		42
1.11 Тепловые схемы паротурбинных установок АЭС ..................................		46
2 ТЕЧЕНИЕ РАБОЧЕГО ТЕЛА В ТУРБИННЫХ СТУПЕНЯХ .......................		50
2.1	Основные допущения для описания процессов в проточной части
турбин..................................................................................................................		50
2.2	Уравнение состояния ...................................................................................	51
2.3	Уравнение неразрывности потока ..............................................................	52
2.4	Уравнение количества движения................................................................	54
2.5	Уравнение сохранения энергии ..................................................................	55
		3

2.6	Полные и статические параметры потока рабочего тела.........................	57
2.7	Критические параметры потока .................................................................	59
2.8	Диаграмма изменения параметров потока в функции изоэнтропийного
теплоперепада ....................................................................................................		62
2.9	Расход пара через суживающее сопло .......................................................	63
2.10 Реальное течение пара в канале ...............................................................		65
2.11 Турбинные решетки ...................................................................................		68
2.11.1 Геометрические характеристики турбинных решеток .................		68
2.11.2 Газодинамические характеристики турбинных решеток..............		73
2.12 Расширение потока в косом срезе решеток.............................................		76
2.13 Потери энергии при обтекании турбинных решеток .............................		78
2.13.1 Основные потери в турбинных решетках .......................................		78
2.13.2 Обобщенные характеристики турбинных решеток ......................		79
2.14 Влияние влажности на энергетические характеристики решеток........		84
3 ТУРБИННАЯ СТУПЕНЬ ..................................................................................		89
3.1	Преобразование энергии в турбинной ступени ........................................	89
3.2	Усилия, действующие на рабочие лопатки................................................	95
3.3	Работа и мощность турбинной ступени ....................................................	96
3.4	Относительный лопаточный КПД ступени...............................................	98
3.5	Ступени скорости.......................................................................................	102
3.6	Относительный внутренний КПД ступени. Дополнительные потери в
турбинной ступени ..........................................................................................		110
3.6.1 Потери от трения диска и лопаточного бандажа ........................		110
3.6.2 Потери от утечек в турбинной ступени .........................................		112
3.6.3 Потери от влажности.......................................................................		116
3.6.4 Потери с парциальном подводом пара в ступени ...........................		118
3.7	Процесс расширения пара в h,s-диаграмме для турбинной ступени с
учетом дополнительных потерь .....................................................................		121
4 МНОГОСТУПЕНЧАТЫЕ ПАРОВЫЕ ТУРБИНЫ.......................................		124
4.1	Тепловой процессы в многоступенчатых паровых турбинах ...............	124
4.2	Явление возврата теплоты ........................................................................	129
		4

4.3	Концевые уплотнения турбин...................................................................	131
4.4	Осевые усилия, действующие на ротор турбины ...................................	132
4.5	Предельная мощность конденсационных турбин ..................................	136
4.6	Активные и пассивные методы защиты от эрозии в проточной части
турбин................................................................................................................		141
4.7	Работа ступени при переменном режиме ................................................	150
4.8	Распределение давлений и тепловых перепадов по ступенях турбины
при переменной расходе пара .........................................................................		157
4.9	Виды парораспределения в турбинах ......................................................	162
4.10 Выбор системы парораспределения ......................................................		180

4.11Регулирование мощности турбины способом скользящего давления 182

4.12Влияние изменения начальных параметров пара на мощность турбины

............................................................................................................................		185
4.13 Влияние конечного давления пара на мощность турбины ..................		187
5 КОНДЕНСАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ ПАРОВЫХ ТУРБИН ..................		191
5.1	Принцип работы и назначение конденсаторов турбин ..........................	191
5.2	Виды конденсаторов турбины и способы их установки........................	194
5.3	Тепловой баланс конденсатора.................................................................	197
5.5	Тепловой расчет конденсатора .................................................................	199
5.6	Процессы, протекающие в конденсационных установках паровых
турбин................................................................................................................		202
6 СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТУРБИН (САР)
............................................................................................................................		205
6.1	Паровая турбина как объект регулирования ...........................................	206
6.2	Принципиальная схема регулирования частоты вращения
конденсационной турбины..............................................................................		208
6.3	Механизм управления турбиной (МУТ)..................................................	214
6.4	Параллельная работа турбогенераторов..................................................	216
7 ЗАЩИТЫ ТУРБИН, СИСТЕМА МАСЛОСНАБЖЕНИЯ И
ВИБРАЦИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТУРБИН ........................................		219
7.1	Защиты турбин ...........................................................................................	219
7.2	Вибрация в турбинах .................................................................................	225
		5

7.3 Нормы допустимой вибрации турбоагрегатов........................................	232
Практический раздел .......................................................................................	233
Контроль знаний................................................................................................	240
Вспомогательный раздел .................................................................................	245

Электронный учебно-методический комплекс

Теоретический раздел

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТУРБИН АЭС

Курс лекций

Минск 2024 г.

1 НАЗНАЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ И МЕСТО ТУРБИНЫ В ВЫРАБОТКЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

1.1 Введение. Назначение турбин в преобразовании энергии на ТЭС и АЭС

Паровая турбина является основным типом двигателя современных ТЭС и АЭС. На электрических станциях происходит преобразование энергии в следующей последовательности «тепловая энергия – механическая энергия – электрическая энергия». Главным отличием ТЭС от АЭС является способ получения тепловой энергии. На тепловых станциях тепловая энергия получается при горении органического топлива (газ, мазут, уголь), а на АЭС за счет энергии, выделяющийся при осуществлении цепной реакции деления (рис. 1.1).

Рис. 1.1 Процесс преобразования энергии на ТЭС и АЭС

Тепловая энергия тратиться на получения пара (рабочего тела), который поступает непосредственно в паровую турбину. За счет расширения и движения потока пара кинетическая энергия потока передается валу турбины (ротору), который соединен с ротором электрического генератора.

Особенностью паровых на перегретом паре турбин можно выделить и то, что помимо электрической энергии, можно получить и тепловую энергию для нужд потребителя (теплофикация).

1.2 Этапы развития теории и применения турбин

Первым прототипом осевой турбины является турбина Лаваля (1883 г.), представленная на рис. 1.2.

Рис. 1.2 Одноступенчатая осевая активная турбина (турбина Лаваля):

1 – вал; 2 – диск; 3 – рабочие лопатки; 4 – сопловая решетка; 5 – корпус; 6 – выпускной патрубок

Вданной турбине пар поступает в одно или несколько сопл, приобретает

вних значительную скорость и направляется на рабочие лопатки, расположенные на ободе диска, сидящего на валу турбины.

Усилия, вызванные поворотом струи пара в каналах рабочей решетки, вращают диск и связанный с ним вал турбины.

Отличительной особенностью этой турбины является то, что расширение пара в соплах от начального до конечного давления происходит в одной ступени, что определяет очень высокие скорости потока пара. Преобразование кинетической энергии пара в механическую осуществляется без дальнейшего расширение пара лишь вследствие изменения направления потока в лопаточных каналах.

Турбины, построенные по этому принципу, т.е. турбины в которых весь процесс расширение пара и связанного с ним ускорения парового потока

происходит в неподвижных каналах, т.е. в соплах, получили название актив-

ных турбин.

При разработке активных одноступенчатых турбин был решен ряд сложных вопросов, что имело большое значение для дальнейшего развития паровых турбин. Были применены расширяющиеся сопла, называемые соплами Лаваля, которые позволяют эффективно использовать большую степень расширения пара и достигнуть высоких, сверхзвуковых скоростей пара. Для своих турбин Лаваль разработал конструкцию диска равного сопротивления, допускающего работу с большими окружными скоростями (до u = 350 м/с) и частоты вращения (n = 640 об/с). Это привело к изобретению гибкого вала, частота свободных колебаний которого меньше частоты возмущающих колебаний которого меньше частоты возмущающих усилий при работе турбины. Это привело к изобретению гибкого вала, частота свободных колебаний которого меньше частоты возмущающих колебаний которого меньше частоты возмущающих усилий при работе турбины.

Несмотря на ряд новых конструктивных решений, использованных в одноступенчатых активных турбинах, экономичность их была не высока. Кроме того, необходимость применения редукторной передачи для снижения частоты вращения ведущего вала до уровня вращения приводимой машины также тормозила развитие одноступенчатых турбин и в особенности увеличение их мощности.

В 1884 году Парсонсом была предложена паровая турбина, отличающая от турбины Лаваля. Существенным отличием является то, что процесс расширения происходит не в одной ступени, а в нескольких следующих друг за другом ступенях (рис. 1.3).

Рис. 1.3 Многоступенчатая осевая реактивная турбина (турбина Парсонса)

1 – корпус; 2 – барабанный ротор; 3 – подшипник; 4 – сопловые лопатки одной из ступеней; 5 – рабочие лопатки одной из ступеней

1 / 271 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]