Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Парова турбіна



План:


Введення

Монтаж ротора парової турбіни, виробництва компанії Siemens, Німеччина

Парова турбіна ( фр. turbine від лат. turbo вихор, обертання) - це тепловий двигун безперервної дії, в лопатковому апараті якого потенційна енергія стислого і нагрітого водяної пари перетворюється в кінетичну, яка в свою чергу здійснює механічну роботу на валу.

Потік водяної пари поступає через направляючі апарати на криволінійні лопатки, закріплені по колу ротора, і, впливаючи на них, призводить ротор в обертання.

Парова турбіна є одним з елементів паротурбінної установки (ПТУ). Окремі типи парових турбін також призначені для забезпечення споживачів тепла тепловою енергією.

Парова турбіна і електрогенератор складають турбоагрегат.


1. Основні конструкції парових турбін

Модель одному щаблі парової турбіни

Парова турбіна складається з двох основних частин. Ротор з лопатками - рухома частина турбіни. Статор з соплами - нерухома частина.

У напрямку руху потоку пари розрізняють аксіальні парові турбіни, у яких потік пари рухається уздовж осі турбіни, і радіальні, напрям потоку пари в яких перпендикулярно, а робочі лопатки розташовані паралельно осі обертання. В Росії і країнах СНД використовуються тільки аксіальні парові турбіни.

За кількістю контурів (циліндрів) турбіни підрозділяють на одноконтурні та двох-трьох-, чотирьох-рідко пятіконтурние. Багатоциліндрових турбіна дозволяє використовувати великі теплові перепади ентальпії, розмістивши велике число ступенів тиску, застосувати високоякісні матеріали в частинах високого тиску і роздвоєння потоку пари в частинах середнього і низького тиску. Така турбіна виходить дорожчою, важкою і складною. Тому багатокорпусні турбіни використовуються в потужних паротурбінних установках.

За кількістю валів розрізняють одновальні, двохвальні, рідше трехвальние, пов'язаних спільністю теплового процесу або загальної зубчастою передачею (редуктором). Розташування валів може бути як коаксіальним, так і паралельним з незалежним розташуванням осей валів.

  • Нерухому частину - корпус (статор) - виконують рознімної в горизонтальній площині для можливості виїмки чи монтажу ротора. У корпусі є виточки для установки діафрагм, роз'єм яких збігається з площиною роз'єму корпусу турбіни. За периферії діафрагм розміщені соплові канали (грати), утворені криволінійними лопатками, залитими в тіло діафрагм або привареними до нього.
  • У місцях проходу вала крізь стінки корпусу встановлені кінцеві ущільнення для попередження витоків пари назовні (з боку високого тиску) і засмоктування повітря в корпус (з боку низького). Ущільнення встановлюють в місцях проходу ротора крізь діафрагми щоб уникнути перетечек пара з щаблі в ступінь в обхід сопів.

На передньому кінці валу встановлюється граничний регулятор (регулятор безпеки), автоматично зупиняє турбіну при збільшенні частоти обертання на 10-12% понад номінальну.


2. Процес розширення пари в паровій турбіні

h, s-діаграма розширення пари в одноступінчастої паровій турбіні

P1 h1 s1 - тиск, ентальпія і ентропія пари на вході в турбіну;

P2 h2 s2 - тиск, ентальпія і ентропія відпрацьованої пари на виході з турбіни;

1 - розширення пари в турбіні;

2 - насичений пар;

3 - вода в стані насичення ( кипіння);

4 - ізотерма початкової температури;

5 - ізотерма кінцевої температури;

6 - изобар початкового тиску;

7 - изобар кінцевого тиску;

8 - критична точка

(У критичній точці відбувається перетворення всього об'єму води в пару (зникає різниця між рідкою і газоподібної фазами води).);

9 - крива постійної вологості пара.


3. Класифікація парових турбін

Залежно від характеру теплового процесу парові турбіни поділяються на 3 основні групи: конденсаційні, теплофікаційні та турбіни спеціального призначення. Також за типом ступенів турбін вони класифікуються як активні та реактивні.

3.1. Конденсаційні парові турбіни

Схема роботи паротурбінної установки з конденсаційної турбіною

Конденсаційні парові турбіни служать для перетворення максимально можливої ​​частини теплоти пара в механічну роботу. Вони працюють з випуском (вихлопом) відпрацьованої пари в конденсатор, в якому підтримується вакуум (звідси виникло найменування). Конденсаційні турбіни бувають стаціонарними і транспортними.

Стаціонарні турбіни виготовляються на одному валу з генераторами змінного струму. Такі агрегати називають турбогенераторами. Теплові електростанції, на яких встановлені конденсаційні турбіни, називаються конденсаційними електричними станціями ( КЕС). Основний кінцевий продукт таких електростанцій - електроенергія. Лише невелика частина теплової енергії використовується на власні потреби електростанції і, іноді, для постачання теплом довколишнього населеного пункту. Зазвичай це селище енергетиків. Доведено, що чим більше потужність турбогенератора, тим він економічніше, і тим нижче вартість 1 кВт встановленої потужності. Тому на конденсаційних електростанціях встановлюються турбогенератори підвищеної потужності.

Частота обертання ротора турбогенератора стаціонарного пропорційна частоті електричного струму 50 Герц ( синхронна машина). Тобто на двополюсних генераторах 3000 оборотів в хвилину, на чотирьохполюсних відповідно 1500 оборотів в хвилину. Частота електричного струму є одним з головних показників якості відпускається електричної енергії. Сучасні технології дозволяють підтримувати частоту мережі з точністю до 0,2% (ГОСТ 13109-97). Різке падіння електричної частоти тягне за собою відключення від мережі і аварійну зупинку енергоблоку, в якому спостерігається подібний збій.

Залежно від призначення парові турбіни електростанцій можуть бути базовими, що несуть постійну основне навантаження; піковими, короткочасно працюючими для покриття піків навантаження; турбінами власних потреб, що забезпечують потребу електростанції в електроенергії. Від базових потрібна висока економічність на навантаженнях, близьких до повної (близько 80%), від пікових - можливість швидкого пуску і включення в роботу, від турбін власних потреб - особлива надійність в роботі. Всі парові турбіни для електростанцій розраховуються на 100 тис. ч роботи (до капітального ремонту).

Транспортні парові турбіни використовуються як головних і допоміжних двигунів на кораблях і суднах. Неодноразово робилися спроби застосувати парові турбіни на локомотивах, проте паротурбовози поширення не отримали. Для з'єднання швидкохідних турбін з гребними гвинтами, які вимагають невеликий (від 100 до 500 об / хв) частоти обертання, застосовують зубчасті редуктори. На відміну від стаціонарних турбін (крім турбовоздуходувок), суднові працюють зі змінною частотою обертання, що визначається необхідною швидкістю ходу судна.

Схема роботи конденсаційної турбіни: Свіжий (гострий) пар з котельного агрегату (1) по паропроводу (2) потрапляє на робочі лопатки парової турбіни (3). При розширенні, кінетична енергія пари перетворюється на механічну енергію обертання ротора турбіни, який розташований на одному валу (4) з електричним генератором (5). Відпрацьований пар з турбіни прямує в конденсатор (6), в якому, охолодити до стану води шляхом теплообміну з циркуляційної водою (7) ставка-охолоджувача, градирні або водосховища по трубопроводу (8) направляється назад в котельний агрегат за допомогою насоса (9). Велика частина отриманої енергії використовується для генерації електричного струму.


3.2. Теплофікаційні парові турбіни

Схема роботи паротурбінної установки з теплофікаційної турбіною

Теплофікаційні парові турбіни служать для одночасного отримання електричної та теплової енергії. Але основний кінцевий продукт таких турбін - тепло. Теплові електростанції, на яких встановлені теплофікаційні парові турбіни, називаються теплоелектроцентралями ( ТЕЦ). До теплофікаційних парових турбін відносяться турбіни з протитиском, з регульованим відбором пари, а також з відбором і протитиском.

У турбін з протитиском весь відпрацьована пара використовується для технологічних цілей (варіння, сушіння, опалення). Електрична потужність, що розвивається турбоагрегатом з такою паровою турбіною, залежить від потреби виробництва або опалювальної системи в гріючої парі і міняється разом з нею. Тому турбоагрегат з протитиском зазвичай працює паралельно з конденсаційної турбіною або електромережею, які покривають виникає дефіцит в електроенергії.

У турбінах з регульованим відбором частина пари відводиться з 1 або 2 проміжних ступенів, а решті пар йде в конденсатор. Тиск отбираемого пара підтримується в заданих межах системою регулювання. Місце відбору (ступінь турбіни) вибирають залежно від потрібних параметрів пари.

У турбін з відбором і протитиском частина пари відводиться з 1 або 2 проміжних ступенів, а весь відпрацьована пара прямує з випускного патрубка в опалювальну систему або до мережевих підігрівача.

Схема роботи теплофікаційної турбіни: Свіжий (гострий) пар з котельного агрегату (1) по паропроводу (2) направляється на робочі лопатки циліндра високого тиску (ЦВТ) парової турбіни (3). При розширенні, кінетична енергія пари перетворюється на механічну енергію обертання ротора турбіни, який з'єднаний з валом (4) електричного генератора (5). У процесі розширення пари з циліндрів середнього тиску виробляються теплофікаційні відбори і з них пар направляється в підігрівачі (6) мережної води (7). Відпрацьований пар з останньої сходинки потрапляє в конденсатор, де і відбувається його конденсація, а потім по трубопроводу (8) направляється назад в котельний агрегат за допомогою насоса (9). Велика частина тепла, отриманого в котлі використовується для підігріву мережної води.


3.3. Парові турбіни спеціального призначення

Парові турбіни спеціального призначення зазвичай працюють на отбросном теплі металургійних, машинобудівних, і хімічних підприємств. До них відносяться турбіни м'ятої (дросселірованного) пара, турбіни двох тиску і предвключенние (форшальт).

  • Турбіни м'ятої пари використовують відпрацьована пара поршневих машин, парових молотів і пресів, які мають тиск трохи вище атмосферного.
  • Турбіни двох тиску працюють як на свіжому, так і на відпрацьованому парі парових механізмів, що підводиться в одну з проміжних ступенів.
  • Предвключенние турбіни є агрегати з високим початковим тиском і високим протитиском; весь відпрацьована пара цих турбін направляють в інші з більш низьким початковим тиском пари. Необхідність в предвключенних турбінах виникає при модернізації електростанцій, пов'язаної установкою парових котлів більш високого тиску, на яке не розраховані раніше встановлені на електростанції турбоагрегати.
  • Також до турбін спеціального призначення відносяться і приводні турбіни різних агрегатів, що вимагають високої потужності приводу. Наприклад живильні насоси потужних енергоблоків електростанцій, нагнітачі і компресори газокомпресорних станцій і т. д.

Зазвичай стаціонарні парові турбіни мають нерегульовані відбори пари із ступенів тиску для регенеративного підігріву живильної води.

Парові турбіни спеціального призначення не будують серіями, як конденсаційні і теплофікаційні, а в більшості випадків виготовляють за окремими замовленнями.


4. Характеристика основних параметрів номінальних значень

  • Номінальна потужність турбіни - найбільша потужність, яку турбіна має довгостроково розвивати на затискачах електрогенератора, при нормальних величинах основних параметрів або при зміні їх у межах, обумовлених галузевими та державними стандартами. Турбіна з регульованим відбором пари може розвивати потужність вище номінальною, якщо це відповідає умовам міцності її деталей.
  • Економічна потужність турбіни - потужність, при якій турбіна працює з найбільшою економічністю. Залежно від параметрів свіжої пари і призначення турбіни номінальна потужність може бути дорівнює економічній або більше її на 10-25%.
  • Номінальна температура регенеративного підігріву живильної води - температура живильної води за останнім по ходу води підігрівачем.
  • Номінальна температура охолоджуючої води - температура охолоджуючої води при вході в конденсатор.


Парова турбіна ЗуГРЕС. СРСР, 1930-і

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Турбіна, Ніка Георгіївна
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru