- •Введение
- •1. Тепловые схемы и циклы пту
- •1.1. Тепловая схема пту ледокола
- •1.2 Тепловая схема нерегенеративной пту
- •1.3 Тепловая схема пту лихтеровоза
- •1.4 Принципиальные схемы пту зарубежных кораблей
- •2 Краткое описание систем пту
- •2.1 Система главного пара
- •2.2 Система вспомогательного пара
- •2.3 Конденсатно-питательная система
- •2.4 Система регулирования уровня конденсата в конденсатосборнике
- •2.5 Циркуляционная система главного конденсатора
- •2.6 Система укупорки и отсоса пара от концевых уплотнений турбины
- •2.7 Система отсоса паровоздушной смеси из главного конденсатора
- •2.8 Система продувания трубопроводов и арматуры
- •2.9 Водоопреснительная установка
- •2.11 Масляная система
- •3 Расчёт главного конденсатора
- •3.1 Устройство главного конденсатора
- •3.2 Тепловой и габаритный расчет конденсатора
- •Примечания к п.3.2
- •3.3 Определение количества и состава паровоздушной смеси
- •Примечания к п.3.3
- •3.4 Оценка усилий в трубках конденсатора.
- •Примечания к п.3.4
- •3.5 Определение частоты колебаний трубок конденсатора
- •4.Требования к оформлению курсового проекта
- •4.1 Требования к оформлению пояснительной записки
- •4.2 Написание формул
- •4.3 Терминология
- •4.4 Оформление иллюстраций
- •4.5 Построение таблиц
- •4.6 Сокращения
- •4.7 Оформление приложений
- •4.8 Оформление списка использованной литературы
- •4.9 Оформление графической части проекта Графическая часть проекта должна содержать не менее 8 листов ф.А1.
- •Литература
- •Задание
- •164500, Г. Северодвинск, ул. Воронина 6
Министерство образования и науки РФ
Филиал СЕВМАШВТУЗ
Санкт-Петербургского государственного морского
технического университета в г. Северодвинске
Кафедра Океанотехники и энергетических установок
ЛЫЧАКОВ А.И.
СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ.
Паротурбинные установки.
Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию
Северодвинск
2010
УДК 621.01.001:65.011.56(075.8)
Лычаков А.И. Судовые энергетические установки. Паротурбинные установки. Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. Пособие для студентов специальности 180103 (140200) -Судовые энергетические установки. - Северодвинск: Севмашвтуз, 2010. – 89с.
Ответственный редактор: к.т.н., ст. преподаватель Пешков В.Г.
Рецензенты: Генин М.И., Главный технолог ОАО «ЦС«Звездочка»;
Пшеницин А.А., д.т.н., профессор кафедры Океанотехника и энергетические установки.
Учебное пособие предназначено для студентов всех форм обучения по специальности 180103 (140200) – “Судовые энергетические установки”. В пособии рассмотрены тепловые схемы паротурбинных судов и кораблей, системы, обслуживающие ПТУ, методика расчета судового конденсатора, представлены основные требования, предъявляемые к оформлению пояснительной записки и графической части проекта.
ISBN 5- |
© Севмашвтуз, 2010 г. |
СОДЕРЖАНИЕ
2 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМ ПТУ 21
2.1 Система главного пара 21
Прокладка паропроводов должна осуществляться на расстоянии от трубопроводов и емкостей с легко воспламеняющимися жидкостями. Маслопроводы должны проходить ниже паропроводов, чтобы масло не могло попасть на паропровод. 22
Рис. 9. Система вспомогательного пара 23
2.3 Конденсатно-питательная система 24
2.5 Циркуляционная система главного конденсатора 31
2.6 Система укупорки и отсоса пара 33
от концевых уплотнений турбины 33
3 РАСЧЁТ ГЛАВНОГО КОНДЕНСАТОРА 43
3.2 Тепловой и габаритный расчет конденсатора 46
ПРИМЕЧАНИЯ к п.3.2 49
50
51
Рис. 23. Расположение трубок в конденсаторе. 51
51
Рис. 24. Трубная доска. 51
3.3 Определение количества и состава паровоздушной смеси 52
ПРИМЕЧАНИЯ к п.3.3 53
3.4 Оценка усилий в трубках конденсатора. 54
ПРИМЕЧАНИЯ к п.3.4 55
3.5 Определение частоты колебаний трубок конденсатора 57
4.9 Оформление графической части проекта 75
Графическая часть проекта должна содержать не менее 8 листов ф.А1. 75
Приложение 1. Бланк задания на проект………………………….81
Введение
Судовая паротурбинная установка (ПТУ) предназначена для преобразования потенциальной энергии рабочего тела (пара) в механическую энергию вращения обслуживающих систем. Тепловые схемы ПТУ весьма сложны, поэтому могут быть представлены в виде принципиальной схемы, в которой рассмотрена взаимосвязь только основного оборудования ПТУ. Более подробной является развернутая тепловая схема, а самой информативной – полная тепловая схема. В курсовом проекте студенты должны разработать развернутую тепловую схему.
Паротурбинные установки судовых ЯЭУ по принципу работы, составу основных механизмов и систем принципиально не отличаются между собой. Однако они обладают некоторыми специфическими особенностями, которые определяются типом судна.
Кроме того, в курсовом проекте рассчитывается один из самых сложных теплообменных аппаратов ПТУ, имеющий большую массу и габариты - судовой конденсатор. Производится тепловой и габаритный расчеты конденсатора, определяются состав и количество удаляемой из него паровоздушной смеси, определяются усилия в трубках конденсатора и определяются пути отстройки трубок от резонансных колебаний.
1. Тепловые схемы и циклы пту
1.1. Тепловая схема пту ледокола
Специфические условия работы ледокола (часто и резко меняющаяся мощность) определяют для установки электрическую передачу на движитель. Также в связи с этими условиями отсутствует регенеративный отбор пара Тепловая схема ПТУ ледокола представлена на рис. 1.
Паротурбинная установка атомного ледокола включает в себя главный турбогенератор и вспомогательный турбогенератор.
Главный турбогенератор состоит из турбины, главного конденсатора с дроссельным увлажнительным устройством и обслуживающих вспомогательных механизмов: главного турбоциркуляционного насоса, главного электроконденсатного насоса, главного эжектора и вспомогательного эжектора. Пар к турбине подается через маневровое устройство (МУ), состоящее из ходового клапана (ХК) и клапана травления (КТ).
Турбина вращает синхронный генератор переменного тока. Соединение турбины с генератором – безредукторное.
Электроэнергия передается от генераторов к главным гребным электродвигателям постоянного тока через выпрямительные установки.
При открытом ХК свежий пар поступает в турбину, в которой потенциальная энергия пара преобразуется в механическую, передаваемую электрогенераторам. Отработавший в турбине пар поступает в ГК, где конденсируется. Образовавшийся в конденсаторе конденсат забирается ГЭКН и подается через холодильники ГЭЖ и ВЭЖ в деаэратор.
Клапан травления предназначен для перепуска избытков свежего пара через ДУУ в конденсатор с целью поддержания постоянного давления перед ХК.
ДУУ служит для снижения давления и температуры пара, поступающего через КТ в главный конденсатор. Давление снижается до 0,098МПа последовательным дросселированием пара в нескольких плоских решётках с отверстиями (дроссельные решётки.). Температура пара снижается до 1000С за счёт впрыска в пар через форсунки конденсата, подаваемого от напорного трубопровода ГЭКН через регулирующий клапан. Согласование расходов пара и конденсата происходит за счёт связанного регулирования КТ и регулирующего клапана.
Турбина ГТГ – однокорпусная. Проточная часть турбины выполнена двухпоточной с расходящимися потоками пара.
Главный конденсатор выполнен двухходовым, двухпоточным по охлаждающей воде. Для обеспечения необходимой плотности, конденсатор снабжён двойными трубными досками, в которых развальцованы утолщённые мельхиоровые трубки. В горловину конденсатора встроено ДУУ. Конструкция конденсатора позволяет осуществить быстрый прием через ДУУ до 150% номинального расхода пара.
Ледоколу приходится часто стоять в ожидании сопровождаемого судна и поэтому у него имеется стояночный конденсатор для сброса на него пара во время стоянки с введенной ППУ.
Циркуляционные насосы – вертикальные, осевого типа. Насос приводится в действие через двухступенчатый редуктор от собственной противодавленческой турбины.
Главные конденсатные насосы – вертикальные центробежные с электроприводом, служат для откачки конденсата из конденсатора в деаэратор.
В установке применена КПС закрытого типа с деаэратором. Конденсат из ГК подаётся в деаэратор главным электроконденсатным насосом.
Для снижения солености и содержания продуктов коррозии и эрозии в питательной воде весь поток конденсатора пропускается через механические и ионообменные фильтры. Очистка конденсатора от кислорода и других газов осуществляется в термомеханическом деаэраторе. Вода в деаэраторе подогревается до температуры кипения паром, отработавшим в трубопроводах главного циркуляционного насоса и главного питательного насоса.
Подача воды из деаэратора в ПГ на основных режимах работы установки осуществляется главными питательными насосами. В режимах выведения на мощность или остановки ЯЭУ может использоваться резервный питательный электронасос, который включен в питательную магистраль параллельно основному. Необходимый расход воды в ПГ поддерживается питательным клапаном (ПК). Линейная зависимость расхода воды от проходного сечения ПК обеспечивается за счет поддержания на нем постоянного перепада давлений дроссельным клапаном (ДК). Для снижения термических напряжений в конструкциях ПГ и реакторе скорость изменения расхода питательной воды ограничивается. Конденсат из конденсатора АТГ подается ЭКН или в конденсатную систему или в ГК. Уровень воды в конденсаторе поддерживается регулятором уровня в конденсаторе (РУК).
Для обеспечения общесудовых потребителей влажным паром, имеется парогенератор низкого давления.
На ледоколе применена многоступенчатая, работающая по принципу самоиспарения ВОУ с испарителем – конденсатором, имеющем четыре камеры. Камеры сообщаются между собой через гидравлические запоры по дистилляту и рассолу. Кроме того, в состав ОУ входят паровой подогреватель питательной воды и насосы забортной воды, рассола, а также дистиллята со сборником дистиллята.
1- главный турбогенератор (ГТГ); 2- вспомогательный турбогенератор (ВТГ);
3- главный конденсатор (ГК); 4- дроссельно-увлажнительное устройство (ДУУ); 5- стояночный конденсатор; 6- ходовой клапан ГТГ; 7- клапан травления ГТГ; 8- главный электроконденсатный насос (ГЭКН); 9- главный эжектор ГТГ (ГЭЖ); 10- вспомогательный эжектор ГТГ (ВЭЖ); 11- главный турбоциркуляционный насос (ГТЦН); 12- конденсатор ВТГ; 13- ходовой клапан ВТГ; 14- электроконденсатный насос ВТГ; 15- главный эжектор ВТГ;
16- вспомогательный эжектор ВТГ; 17- электроциркуляционный насос ВТГ;
18- ледовый ящик; 19- теплый ящик; 20- аварийный питательный насос;
21- дроссельный клапан; 22- байпасный клапан; 23- питательный клапан;
24- фильтр тонкой очистки питательной воды; 25- деаэратор;
26- турбопитательный насос; 27- резервный питательный насос;
28- парогенератор низкого давления (ПГНД); 29- подогреватель питательной воды; 30- конденсатоотводчик; 31- воздухоотделитель; 32- питательный насос ПГНД; 33- теплый ящик ПГНД; 34- электроконденсатный насос стояночного конденсатора; 35- водоопреснительная установка (ВОУ); 36- эжектор ВОУ;
37- подогреватель забортной воды ВОУ; 38- насос забортной воды; 39- насос откачки рассола; 40- сборник дистиллята; 41- насос откачки дистиллята;
42- сточно-циркуляционная цистерна; 43- масляный фильтр низкого давления; 44- главный масляный насос; 45- масляный фильтр высокого давления;
46- маслоохладитель; 47- аварийный масляный насос; 48- напорная масляная цистерна; 49- маслоподогреватель; 50- маслоперекачивающий насос;
51- сепаратор масла; 52- цистерна грязного масла; 53- цистерна судового запаса масла; 54- регулятор системы укупорки концевых уплотнений ГТГ;
55- регулятор системы укупорки концевых уплотнений ВТГ.
.
Рис. 1. Тепловая схема ПТУ ледокола.