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

Раздел III. ТУРБИННАЯ СТУПЕНЬ

Тема 3.1 Преобразование энергии в турбинной ступени

Устройство и принцип действия турбинной ступени. Процесс расширения пара в турбинной ступени в h,s-диаграмме. Типы ступеней и их особенности. Степень реактивности турбинной ступени. Изменение параметров в каналах вдоль проточной части ступени. Преобразование энергии в турбинной ступени. Треугольники скоростей. Усилия, действующие на рабочие лопатки. Мощности ступени. Удельная работа турбинной ступени. Ступени скорости.

Тема 3.2 Потери в турбинной ступени

Основные потери в ступенях турбин. Относительный лопаточный КПД. Оптимальное отношение скоростей. Дополнительные потери энергии в ступенях. Потери трения диска и ленточного бандажа. Потери от утечки. Лабиринтовые уплотнения. Линия Фанно. Потери от парциального подвода пара. Потери от влажности пара. Особенности турбинных ступеней большой веерности. Закрутка длинных лопаток.

Тема 3.3 Проектирование турбинной ступени

Расчет одновенечной ступени. Расчет двухвенечной ступени. Процесс расширения в турбинной ступени с учетом основных и дополнительных потерь в h,s-диаграмме.

Раздел IV. МНОГОСТУПЕНЧАТЫЕ ПАРОВЫЕ ТУРБИНЫ

Тема 4.1 Тепловой процесс в многоступенчатой турбине

Активные и реактивные турбины. Процесс расширения пара в многоступенчатой турбине. Явление возврата теплоты в многоступенчатой турбине. Предельная мощность однопоточной конденсационной турбины и способы ее увеличения.

Тема 4.2 Конструкция, проектирование и эксплуатация многоступенчатых паровых турбин

Выбор основных конструктивных параметров турбины. Дополнительные потери энергии из-за конструктивных особенностей многоступенчатой турбины. Концевые уплотнения турбины. Выбор частоты вращения и числа цилиндров турбины. Осевые усилия, действующие на ротор турбины. Быстроходные и тихоходные турбины АЭС. Особенности влажнопаровых турбин АЭС. Активные и пассивные методы защиты от эрозии в проточной части турбины.

251

Тема 4.3 Переменный режим работы турбины

Работа ступени при переменном режиме. Изменение степени реактивности ступени при переменном режиме. Влияние переменного режима на экономичность ступени. Распределение давлений в многоступенчатой турбине при переменном режиме. Формула Стодолы-Флюгеля. Распределение теплоперепадов ступеней турбины при переменном режиме. Виды парораспределение в турбинах. Выбор системы парораспределения в турбинах. Регулирование нагрузки турбины методом скользящего давления. Влияние изменения начальных параметров пара на мощность турбины. Влияние изменения параметров пара после промежуточного перегрева на мощность турбины. Влияние изменения конечного давления пара на мощность турбины.

Раздел V. КОНДЕНСАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ ПАРОВЫХ ТУРБИН

Тема 5.1 Принцип работы, конструкция, проектирование и эксплуатация конденсационных установок

Принцип работы и назначение конденсаторов. Виды конденсаторов турбины и способы их установки. Процессы, протекающие в конденсаторе турбин. Тепловой баланс конденсатора. Тепловой расчет конденсатора. Эксплуатация конденсационных установок.

Раздел VI. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТУРБИН (САР)

Тема 6.1 Основные задачи автоматического регулирования турбин

Принципы регулирования. Функции и назначение системы автоматического регулирования. Характеристики систем автоматического регулирования.

Тема 6.2 Виды САР. Механизм управления турбиной (МУТ)

Простейшая САР турбины. Гидромеханическая САР турбины. Гидродинамическая САР турбины. Требования к САР и их дополнительные элементы для повышения качества регулирования САР с дифференциатором. Электрогидравлическая САР. Перспективы развития САР.

Раздел VII. ЗАЩИТЫ ТУРБИН, СИСТЕМА МАСЛОСНАБЖЕНИЯ И ВИБРАЦИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТУРБИН

Тема 7.1 Защиты турбин и принцип их работы

252

Аварийные режимы и защиты турбин. Автомат безопасности. Реле осевого сдвига. Реле падение вакуума. Защиты от падения давления масла в системе смазки и регулирования. Другие защиты турбин и принцип их работы.

Тема 7.2 Эксплуатация и техническое обслуживание систем маслоснабжения паровых турбин АЭС

Единая система маслоснабжения. Противоаварийное маслоснабжение подшипников. Повышение пожарной безопасности турбин. Маслоснабжение систем регулирования. Централизованная система смазки паротурбинной установки. Очистка систем маслоснабжения. Ремонт маслосистем.

Тема 7.3 Вибрация в паровых турбинах АЭС

Виды вибрации. Высокочастотная вибрация. Низкочастотная вибрация. Вибрация оборотной частоты. Критическое число оборотов, искривление ротора. Вибрационная надежность лопаток последних ступеней паровых турбин на малорасходных режимах. Балансировка ротора турбины.

ТРЕБОВАНИЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Согласно учебному плану на выполнение курсового проекта по дисциплине «Проектирование и эксплуатация турбин АЭС» отведено 60 часов самостоятельной работы. Примерный объем курсового составляет 50-60 страниц расчетно-пояснительной записки и 2-3 листа графической части.

Целью курсового проекта является получение практических навыков проектирования паровых турбин, работающие на насыщенном и перегретом паре, а также проведение конструкторских и поверочных расчетов. Курсовой проект предполагает обобщение и совершенствование знаний студентов, полученных при изучении предмета в течении двух семестров.

Курсовой проект по курсу структурно включает пояснительную записку и графическую часть. Задания на проектирование предусматривают конструкторский или поверочный расчеты и включают эскизную проработку конструкций как действующих, так и перспективных паровых турбин, а также варианты их реконструкции.

Пояснительная записка к проекту содержит соответствующие описания методик и полученных результатов с иллюстрацией их виде рисунков, схем, таблиц и графиков.

Графическая часть проекта выполняется на 2-3 листах и включает чертеж проточной части одного из детально разрабатываемых в проекте цилиндров проектируемой турбины, схему автоматического регулирования, деталировку отдельных узлов и спецификацию.

253

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ очная форма получения образования

254

255

257

ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Список литературы

Основная литература

1.Зарубина, Н.В. Турбинные установки ТЭС и АЭС: устройство, эксплуатация и ремонт: учебное пособие для студентов учреждений высшего образования по специальностям "Паротурбинные установки атомных электрических станций", "Проектирование и эксплуатация атомных электрических станций", "Тепловые электрические станции", "Автоматизация и управление теплоэнергетическими процессами" / Н. В. Зарубина, Н. Б. Карницкий. – Минск: Вышэйшая школа, 2020. – 430 с.

2.Турбины АЭС и ТЭС: курсовое проектирование: учебное пособие для студентов учреждений высшего образования по специальностям "Паротурбинные установки атомных электрических станций", "Тепловые электрические станции" / Н. Б. Карницкий, А. В. Нерезько, Н. В. Пантелей. – Минск: Вышэйшая школа, 2019. – 245, [1] с.: ил., табл., граф. - ISBN 9789850630766: 27.12.

3.Атомные электрические станции [Электронный ресурс] : учебнометодический комплекс для студентов специальности 1-43 01 08 "Паротурбинные установки атомных электрических станций" / Белорусский национальный технический университет, Кафедра "Тепловые электрические станции" ; сост.: А. В. Седнин, Н. Б. Карницкий. – Минск : БНТУ, 2017.

4.Пантелей, Н.В. Паровые турбины тепловых и атомных электростанций: пособие для студентов специальностей 1-43 01 04 "Тепловые электрические станции" и 1-43 01 08 "Проектирование и эксплуатация атомных электрических станций" / Н. В. Пантелей, А. В. Нерезько; Министерство образования Республики Беларусь, Белорусский национальный технический университет, Кафедра "Тепловые электрические станции". – Минск: БНТУ, 2021.

–170, [1] с.: ил., табл., схемы, граф.

Дополнительная литература

1.Трухний, А.Д. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки: учебное пособие для вузов/ А.Д. Трухний. – М.: Издательство МЭИ,

2002 – 540 с.

2.Щегляев, А.В. Паровые турбины/А.В.Щегляев. – М.: Энергия, 1986. –

368 с.

3.Трухний, А.Д. Атлас конструкций деталей турбин/ А.Д. Трухний [и др.] – М.: Издательство МЭИ, 2002. – 148 с.

4.Тепловые и атомные электростанции: Справочник / Под общ. ред. А.В. Клименко, В.М. Зорин. – М.: Издательство МЭИ, 2007.

5.Кириллов, И.И. Теория турбомашин./ И.И.Кириллов.–М.: Маши- ностро-ение, 1972. - 536 с.

258

6.Кириллов, И.И., Паровые турбины и паротурбинные установки / И.И. Кириллов, В.А.Иванов, А.И. Кириллов. - Л. Машиностроение, 1978. - 276 с.

7.Шляхин, П.Н. Паровые и газовые турбины/ П.Н. Шляхин. - М.:

Энергия, 1974. - 224с.

8.Смоленский, А.Н., Конструкция, прочность и металлы элементов

паро-вых турбин / А.Н. Смоленский. - Киев. Вища школа, 1979 г. - 350с.

9.Бененсон, Е.И., Теплофикационные паровые турбины / Е.И. Бененсон, [и др.]; под общ. ред., Д.П. Бузина. - М.: Энергоатомиздат, 1986 - 270 с.

10.Кирюхин, В.И., Паровые турбины малой мощности КТЗ / В.И. Кирюхин, Н.М. Тараненко, Е.П. Огурцова и др. - М.: Энергоатомиздат, 1987. -

216с.

11.Самойлович, Г.С., Переменные и переходные режимы в паровых турби-нах/ Г.С. Самойлович, Б.М Трояновский. - М.: Энергоиздат, 1982. - 498 с.

12.Костюк, А.Г. Динамика и прочность турбомашин / А.Г.Костюк – 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд. МЭИ, 2001. - 480с.

13.Паровые и газовые турбины: Сборник задач. Учеб. пособие для вузов /Б.М. Трояновский [и др.]; под общ. ред. Б.М. Трояновского. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 240 с.

Средства диагностики результатов учебной деятельности

Оценка уровня знаний студента производится по десятибалльной шкале в соответствии с критериями, утвержденными Министерством образования Республики Беларусь.

Для оценки достижений студента рекомендуется использовать следующий диагностический инструментарий:

- защита выполненных на практических занятиях индивидуальных зада-

ний;

-защита курсового проекта;

-проведение текущих контрольных опросов по отдельным темам;

-сдача экзаменов.

Перечень тем курсовых проектов

Студенты разрабатывают курсовой проект по теме «Тепловой расчет проточной части паровой турбины» по вариантам в соответствии с исходными данными, приведенными в таблице 2.

259

Перечень контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы студентов

1.Принцип действия турбины. Классификация современных паровых турбин.

2.Схема и цикл паротурбинной установки.

3.Основные узлы и конструкция конденсационных паровых турбин.

4.Основные узлы и конструкция теплофикационных паровых турбин.

5.Основные узлы и конструкция турбин с противодавлением.

6.Основные технико-экономические характеристики турбоустановок. Мощность и КПД паровой турбины.

7.Основные технико-экономические характеристики турбоустановок. Абсолютные КПД паротурбинной установки.

8.Влияние начального и конечного давления на экономичность турбоустановок.

9.Влияние начальной температуры на экономичность турбины в результате комбинированной выработке тепловой и электрической энергии .

10.Влияние промежуточного перегрева пара и регенеративного подогрева питательной воды на экономичность турбоустановок

11.Основные уравнения для сжимаемой жидкости. Уравнение состояния 12.Основные уравнения для сжимаемой жидкости. Уравнение неразрывно-

сти.

13.Основные уравнения для сжимаемой жидкости. Уравнение энергии.

260