Информация о турбоагрегате.

Паровая конденсационная турбина К-160-130 номинальной мощностью 160 МВт и частотой вращения ротора 50 с^-1 предназ­начается для непосредственного привода гене­ратора переменного тока. Турбина и генера­тор устанавливаются на железобетонном фундаменте.

Турбина не имеет регулируемых отборов пара, работает совместно с конденсационным устройством, снабжена регенеративной уста­новкой для подогрева питательной воды и установкой сетевых подогревателей (бойлера­ми) для обеспечения нужд теплофикации.

Общая конструкция турбины.

Свежий пар после котла, пройдя стопорный клапан и четыре регулирующих клапана, расположенных на ЦВД, попадает в сопловые коробки внутреннего корпуса ЦВД, в котором находятся пять ступеней давления активного типа. За первой, регулирующей сту­пенью, имеющей парциальный подвод пара, расположена камера, в которой происходит выравнивание потока пара по окружности.

Направляющие лопатки во всех ступенях, кроме 1-й, расположены в диафрагмах. Диаф­рагмы 6-й и 7-й ступеней находятся в обойме. Первые семь ступеней представляют собой ЧВД, после которой пар отводится в проме­жуточный перегреватель котла, откуда он воз­вращается в камеру между разделительной диафрагмой и обоймой 8-й ступени. Диафраг­мы ЧСД расположены в четырех обоймах, которые образуют отсеки в цилиндре для от­боров пара из проточной части на регенера­тивные подогреватели. Пройдя с 8-й по 15-ю ступень ЦВД пар по ресиверу проходит в ЦНД. Проточная часть ЦНД расположена в одной общей обойме и состоит из двух парал­лельных и одинаковых потоков. В каждом из них находится шесть ступеней. Пройдя через последние ступени турбины пар попадает в конденсатор, который своим переходным пат­рубком приварен к нижней части ЦНД. Все пространство между наружным корпусом ЦНД и внутренней обоймой находится под разрежением конденсатора. Ротор ЦНД опи­рается на подшипники, расположенные в картерах, которые вварены снаружи в корпус. Цилиндр низкого давления опирается по все­му наружному периметру при помощи балко­на на фундаментные плиты. Цилиндр высоко­го давления лежит опорными лапами с одной стороны на передней опоре, с другой сторо­ны — на корпусе ЦНД. В осевом направлении ЦВД жестко связан поперечными шпонками опорных лап с корпусом ЦНД и передней опорой.

Для уплотнения мест выхода вала из цилиндров служат концевые уплотнения. Для ликвидации больших расходов пара мимо на­правляющих и рабочих лопаток в проточной части имеются диафрагменные и надбандажные уплотнения.

Во избежание теплового прогиба роторов на остановленной турбине из-за неравномер­ного теплообмена внутри цилиндров турбина снабжается валоповоротным устройством с приводом от электродвигателя. Валоповоротное устройство расположено на крышке карте­ра ЦНД со стороны генератора.

Конденсационное устройство состоит из кон­денсатора, воздухоудаляющего устрой­ства, конденсатных насосов и водяных фильтров.

      Конденсатор типа К-9115 однокорпусный поверхностный, двухходовой по охлаждаю­щей воде спроектирован на давление пара 3,43 кПа при температуре охлаждающей воды 12°С. Поверхность охлаждения 9115м².         

В турбине К-160-130 паровоздушная смесь отсасывается из конденсатора двумя парал­лельно включенными основными эжекторами. Установлены также два эжектора пусковой и циркуляционной смеси. Один из них предназ­начен для быстрого набора вакуума, другой служит для отсоса воздуха из циркуляцион­ной системы при заполнении ее водой.

Водяные фильтры служат для очистки воды, поступающей в сервомоторы обратных клапанов.

Регене­ративная установка предназначается для по­догрева питательной воды, поступающей в котел, паром из промежуточных нерегули­руемых отборов турбины. Основными элемен­тами регенеративной установки являются: деаэратор, четыре подогревателя низкого дав­ления (ПНД1—ПНД5), работающие под на­пором конденсатного насоса, и три подогре­вателя высокого давления (ПВД6—ПВД7-1,2), включенные по воде за питательным насосом после деаэратора.

1. Исходные данные для расчета турбоагрегата (задание)

Мощность на клеммах электрогенератора N_э=160 Мвт

Начальные параметры пара перед стопорным клапаном:

P₀=14 МПа

t₀=560 ⁰C

Давление пара за турбоагрегатом

P_к=3,5 КПа

За прототип принят турбоагрегат К – 160 – 130 УТЗ

Технические данные турбины К – 160 – 130 УТЗ

Завод изготовитель	УТЗ
Номинальная мощность	160 МВт
Давление пара перед турбиной	13 МПа
Температура свежего пара	565 0C
Температура питательной воды	228 0C
Давление пара в конденсаторе	3,5 КПа
Расход пара при номинальной мощности	436 т/ч
Число цилиндров	2
Полная длина турбины	14,44 м
Полная длина турбоагрегата	27,805 м
Общая масса турбины	365 т

Характеристика регенеративных отборов пара при номинальных параметрах пара и мощности турбины К – 160 – 130

	Отбор за ступенью №	Давление, МПа	Температура, 0C
1-й отбор ПВД №7	7	3,25	375
2-й отбор ПВД №6 и деаэратор	11	1,25/6	451
3-й отбор ПНД №5	13	0,6	354
4-й отбор ПНД №4	15	0,35	292
5-й отбор ПНД №3	17	0,145	200
6-й отбор ПНД №2	18	0,073	138
7-й отбор ПНД №1	19	0,0343	80

2. Расчет регенеративной схемы

2.1 Построение процесса расширения пара в турбине на h-s диаграмме Определим давление перед соплами первой ступени Pс. Потери в стопорном и регулирующих (сопловых) клапанах составляет 3–6% от p0:

P_c=0,95 · P₀

P_c = 0,95 · 14 = 13,3 МПа

Давление промежуточного перегрева

P_пп =P₁

P_пп =3,25 МПа

Давление пара после промперегревателя

P_пп1=0,9 P_ПП

P_пп1=0,9*3,25=2,925 МПа

Давление перед соплами первой ступени после промперегрева

P_C1=0,98 P_пп1

P_C1=0,98*2,925=2,8665 МПа

Давление пара за последней ступенью

P_z = 1,1 ·P_k

P_z=1,1 · 3,5 = 3,85 кПа

Для построение процесса расширения в области влажного пара производим дополнительные расчеты. От последней точки, соответствующей последнему отбору в моей турбине, проводится вертикальная линия до P_z. Получившийся теплоперепад характеризует располагаемый теплоперепад Δоставшегося участка турбины.

_H ^В_oi = 0,7  312 = 218,4 кДж/кг

После построения диаграммы расширения пара в турбине снимаются энтальпии и теплоперепады по отсекам в дальнейшем, которые понадобятся в расчете.

2.2 Расчет регенеративной схемы

Все поверхностные подогреватели питательной воды делятся на две группы: низкого давления, включенные до питательного насоса. (по ходу конденсата), и высокого давления – после питательного насоса.

Для определения температуры питательного воды перед первым регенеративным подогревателем низкого давления находим температуру конденсата, уходящего из конденсатора с учетом переохлаждения конденсата:

⁰С

где t_н-температура насыщения пара при давлении в конденсаторе. Она находится по таблицам свойств воды и водяного пара – t_н=f(P_k).

Первой ступенью подогрева питательной воды конденсационных турбоагрегатах является подогреватель эжектора (ПЭ).

Повышение температуры питательной воды в нем обычно составляет:

⁰С

Кроме ПЭ в схему включен охладитель пара из уплотнений турбины (ОУ)

Повышение температуры в охладителе пара из уплотнений составляет около 2 ⁰С

Таким образом, температура питательной воды после вспомогательных теплообменником при входе в первый регенеративный подогреватель составит.

t_ПВ1ВХ = 26,673 – 0,7 + 2 + 2 = 29,973 ⁰С

Температура питательной воды после каждого поверхностного подогревателя как ПНД, так и ПВД определяется следующим образом:

По принятому прототипу давления пара в каждом отборе находятся давление греющего пара на соответствующем подогревателе

P_отб=0,95

P_отб1 = 0,95  3,25= 3,0875 МПа

P_отб2 = 0,95  1,25= 1,1875 МПа

P_отб3 = 0,95  0,6= 0,57 МПа

P_отб4 = 0,95  0,35= 0,3325 МПа

P_отб5 = 0,95  0,145= 0,1378 МПа

P_отб6 = 0,95  0,073 = 0,0694 МПа

P_отб7 = 0,95  0,0343= 0,0326МПа

По термодинамическим таблицам находятся температуры насыщения греющего пара на подогревателях:

t_н1 = 235,46 ⁰C

t_н2 = 187,49 ⁰C

t_н3 = 156,84 ⁰C

t_н4 = 137,07 ⁰C

t_н5 = 108,82 ⁰C

t_н6 = 89,705 ⁰C

t_н7 = 71,018 ⁰C

а затем и температуру питательной воды на выходе из подогревателя:

t_{пв вых} = t_{н отб} - 5

t_{пв вых7} = 235,46 – 5 = 230,46⁰C

t_{пв вых 6} = 187,49 – 5 = 182,49 ⁰C

t_{пв деаэр} = 158,83⁰C

t_{пв вых 5} = 156,84 – 5 = 151,84 ⁰C

t_{пв вых 4} = 137,07 – 5 = 132,07 ⁰C

t_{пв вых 3} = 108,82 – 5 = 103,82 ⁰C

t_{пв вых2} = 89,705 – 5 = 84,705 ⁰C

t_{пв вых1} = 71,018 – 5 = 66,018 ⁰C

температура питательной воды на выходе из деаэратора определяется в зависимости от давления в деаэраторе

t_ПВД = t_нд

t_нд = f(Р_д)

Р_д = 0,6МПа

Определяется давление питательной воды в подогревателях.

В ПНД после конденсатного насоса

Р_{пв ПНД} = Р_кн = 1,65  Р_д

Р_{пв ПНД} = 1,65  0,6= 0,99 МПа

В ПВД после питательного насоса для установок с барабанным парогенератором

Р_{пв ПВД} = Р_пн = 1,35  Р₀

Р_{пв ПВД} = 1,35  14 = 18,9 МПа

Далее по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара находятся энтальпия питательной воды перед и после каждого подогревателя

h_пв = f(t_пв; Р_пв) кДж/кг

h_пв7 =996,16 кДж/кг

h_пв6 = 783,36 кДж/кг

h_пвд = 670,49 кДж/кг

h_пв5 = 640,5 кДж/кг

h_пв4 = 555,7 кДж/кг

h_пв3 = 435,88 кДж/кг

h_пв2 = 355,44 кДж/кг

h_пв1 = 277,14 кДж/кг

Энтальпия питательной воды после деаэратора и, соответственно, перед питательным насосом определяется по таблицам в зависимости от принятого давления в деаэраторе

h_пвд=f(Р_д)

Энтальпия питательной воды на входе в ПВД, находящийся после питательного насоса, определяется с учетом ее возрастания в результате повышения, давления в насосе, т.е. энтальпия воды после питательного насоса:

h_пн=h_пвд+кДж/кг

где -повышение энтальпии воды в питательном насосе,

v =-удельный объем воды в питательном насосе, м³/кг.

- 0,95 – гидравлический КПД насоса.

_h_пн = (18,9 – (0,6+0,1))0,0011000/0,95 = 19,16 кДж/кг

v = f (18,9; 230,46) = 0,001 м³/кг.

Далее определяется значение энтальпии греющего пара и уходящего конденсата на каждом подогревателе.

Энтальпия греющего пара h_отб для каждого подогревателя определяется в диаграмме h-s на линии процесса расширения пара в соответствующей точке отбора.

h_отб1 = 3168,0 кДж/кг

h_отб2 = 3368,0 кДж/кг

h_отб3 = 3172,0 кДж/кг

h_отб4 = 3056,0 кДж/кг

h_отб5 = 2872,0 кДж/кг

h_отб6 = 2756,0 кДж/кг

h_отб7 = 2676,0 кДж/кг

Для уходящего конденсата предварительно оценивают его температуру, а затем и энтальпию.

В ПНД, где охладители конденсата не ставятся и конденсат уходит без переохлаждения при температуре конденсации:

t_{к отб} = t_{н отб} = f(P_отб)

t_{к отб3} = 156,84 ⁰C

t_{к отб4} = 137,07 ⁰C

t_{к отб5} = 108,82 ⁰C

t_{к отб6} = 89,705 ⁰C

t_{к отб7} = 71,018 ⁰C