Типы паровых турбин.

Из большого многообразия турбин, в первую очередь можно выделить:

- транспортные (используются для привода гребных винтов крупных судов);

- стационарные (неизменно местоположение).

Стационарные паровые турбины классифицируются:

1) По назначению турбины

- энергетические (служат для привода электрогенератора и отпуска теплоты потребителям).

Их устанавливают на крупных ГРЭС, АЭС и ТЭЦ. Эти турбины характеризуются большой мощностью и постоянной частотой вращения n = 3000 об/мин.

- промышленные (служат для производства теплоты и электроэнергии, но основная цель – обслуживание промышленного предприятия, например металлургического, текстильного и др.)

- вспомогательные турбины (служат для обеспечения технологического процесса – привод ПН).

2) По характеру теплового процесса различают:

- конденсационные (К) – пар из последней ступени отводится в конденсатор, они не имеют регулируемых отборов пара (при неизменном давлении), хотя как правило имеют много нерегулируемых отборов пара для РПНО (ВД).

Основное назначение – обеспечивать производство электроэнергии N = 1000 ÷ 1200 МВт, ТЭС, АЭС.

- теплофикационные (Т) – имеют один или несколько регулируемых отборов пара, в которых поддерживается заданное давление.

Основное назначение – для выработки тепла и электроэнергии.

Теплофикационная турбина может выполняться как с конденсацией пара, так и без нее.

В первом случае она может иметь отопительный отбор пара (турбины типа Т) для отопления зданий, предприятий) или производственный отбор пара (турбины типа П) для технологических нужд промышленных предприятий или тот и другой отборы (турбины типа ПТ).

Во втором случае (без конденсации) турбина носит название турбины с противодавлением (турбина типа Р), в ней пар из последней ступени направляется не в конденсатор, а обычно производственному потребителю. Таким образом главным назначением турбины типа Р является производство пара заданного давления (0,3 ÷ 3 МПа). Турбина с противодавлением может иметь также и регулируемый отбор пара, тогда она относится к типу ТР или ПР.

Рис. 2.5 - Схемы ТЭЦ на органическом топливе с турбиной с противодавлением (а) и с турбиной с регулируемым отбором пара (б):

1-паровой котел;

2-РОУ;

3-турбогенератор;

4-тепловой потребитель;

5-конденсатор;

6-обратный конденсатный насос;

7- конденсатный насос;

8-пар от отбора;

9,12-пар на регенеративный подогрев и в деаэратор;

10,14- регенеративные подогреватели низкого и высокого давлений;

11- деаэратор;

13-питательный насос.

Для обозначения турбин ГОСТ предусматривает следующую маркировку:

К – 210 –130 – 3 - конденсационная, N = 210 МВт, Р_о = 130 кгс/см², третьей модификации.

Т – 110/120 – 130 - теплофикационная, N = 110 МВт (номинальная), N = 120 МВт (max), Р_о = 130 кгс/см² (12,8 МПа).

Иногда в маркировке указывают частоту вращения n = 3000 об/мин, 1500 об/мин.

3) По используемым начальным параметрам пара :

- докритического начального давления;

- сверхкритического начального давления (ТЭС);

- перегретого пара;

- насыщенного пара;

- без промежуточного перегрева, с промежуточным перегревом (ТЭС).

4) По конструктивным особенностям турбины можно разделить:

- по числу цилиндров (одно - (типа Р) и многоцилиндровые (остальные));

- по типу ступеней в ЦВД (активные и реактивные)

Отношение теплоперепада на рабочих лопатках ∆h_л к располагаемому теплоперепаду ∆h_т называется степенью реактивности

𝛺 = 0 – активная турбина;

𝛺 = 1 – реактивная турбина.

Турбина является двигателем, в котором теплота рабочего тела – пара или газа – последовательно преобразуется в кинетическую энергию струи, а затем в механическую работу.

Вытекающий из сопла поток рабочего тела, обладающей значительной кинетической энергией действует на лопатки с силой, которая зависит от формы их поверхности.

Турбины, в которых весь располагаемый теплоперепад преобразуется в кинетическую энергию потока в соплах, а в каналах между лопатками расширения не происходит (давление рабочего тела не меняется) называются активными или турбинами равного давления.

Рабочее тело поступает в сопло 1, разгоняется в нем до высокой скорости и направляется на рабочие лопатки 2. Усилия, вызванные поворотом струи в каналах рабочих лопаток вращают диск 3 и связанный с ним вал 4.

Диск + лопатки + вал = ротор.

Сопло + диск + лопатки = ступень.

Реактивные турбины – у которых располагаемый теплоперепад преобразуются в кинетическую энергию потока не только в соплах, но ина рабочих лопатках.

- по числу валопроводов (одновальные (имеющие один валопровод – соединенные муфтами роторы отдельных цилиндров и генератора ) и двухвальные (два валопровода, каждый со своим генератором и связанные только потоком пара). У нас только одна такая турбина N = 800 МВт.

С учетом того, что турбины АЭС работают на влажном паре, их пусковые схемы имеют развитую систему дренажей. Дренажи паропроводов направляются в расширители дренажей машинного зала и турбины. Дренаж и конденсат греющего пара СПП при пуске турбины направляются в конденсатор или в систему регенерации.

От коллекторов пар по двум паропроводам направляется к фильтрам и далее к БЗК и к РОТ.

Стопорный клапан (БЗК) – необходим для быстрого отсечения турбины в случае ее неполадок (лишение смазки), а также для защиты ПГ.

БЗК не является регулирующим.

РОТ (дроссельный клапан).

В зависимости от потребляемой сетью мощности генератор может работать на 100 % нагрузке, которой соответствует один расход пара G₁, и на меньшей. Если сеть отбирает 90 % N, то для того, чтобы не разогнать турбину и поддержать в сети ν =50 ГЦ, надо изменить расход и … G₂.

Расход пара на турбину в переходных процессах регулируется. Регулировочные клапаны входят в состав турбины и работают в зависимости от частоты генератора.

Высота набора тяг выполнена такой, что закрываются не все сразу, а по очереди.

На одном валу с цилиндрами турбины находится генератор.

Если обрывается связь с генератором, то срабатывает БЗК, но во всех объемах пар еще есть. Надо, чтобы турбина оставшимся паром не разгонялась. Ставят клапаны, чтобы сбросить пар в конденсатор.

Чтобы избежать подсоса воздуха подводят через регулятор давления парную укупорку. Чтобы не было выброса этого пара наружу, делают еще одну камеру к эжектору. Чистый конденсат – в ПГ, воздух – в воздушник. Это для ЦНД.

Для ЦВД нет Р_{укупорки}, а есть только эжектор. Пар с давлением ~3,5 кг с/см² подается на уплотнение вала турбины. Отсос пвс от уплотнений осуществляется эжектором. Далее при работе конденсатора первоначально разрежение создается в нем пусковым эжектором.

При работе главного конденсатора разрежение поддерживается рабочими эжекторами.

Концевые уплотнения организуются так, чтобы исключить попадание пара в машинный зал.

Все уплотнение разделено на отдельные камеры. В предпоследние камеры подается уплотняющий пар с Р > Р_атм. Из последней камеры пар отсасывается с помощью эжектора и в ней создается Р < Р_атм, т.е. отсасывается пар, воздух, подсасываемый из атмосферы, но пар выйти из турбины не может.